La ayuda de fijación está a su alcance

Las últimas ofertas de sujeción están diseñadas para todas las facetas y demandas del mecanizado moderno

Aquellos que piensan en la sujeción de piezas como un área estática tendrían problemas para aferrarse a esa visión si echaran un buen vistazo a las últimas ofertas de los principales fabricantes de sujeción de piezas. Encontrarían una variedad de productos destinados a ayudar a los talleres a enfrentar los desafíos de mecanizado actuales. Además de las opciones avanzadas disponibles en el mercado, los escépticos descubrirían proveedores dispuestos a ayudar a compensar las deficiencias del taller vinculadas al mercado laboral actual con productos especiales de sujeción y orientación útil.

Una de las principales ventajas de algunas de las últimas opciones de sujeción de piezas es cómo se adaptan a la tendencia hacia una mayor automatización en las operaciones de mecanizado. Tome prensas hidráulicas, que son operadas por una bomba con una válvula de control conectada al control de la máquina. La sujeción hidráulica se elige para muchas operaciones de corte de metales porque proporciona fuerzas de corte altas con pistones más pequeños que los que necesitaría un sistema de sujeción neumática para generar la misma cantidad de fuerza, según Chuck Milam, gerente de ventas de productos industriales de Kurt Manufacturing Co, con sede en Minneapolis. ., que vende sistemas de fijación hidráulica.

Además, la sujeción hidráulica es una buena opción para aquellos interesados ​​en una producción más automatizada. Considere, por ejemplo, lo que Milam describe como un sistema de fabricación semiautomático, en el que la selección y colocación la realizan humanos en lugar de un robot, pero las prensas del sistema funcionan automáticamente. "Es posible que tenga 10 prensas en una cama y simplemente presione un botón y todo se sujete automáticamente con una fuerza de sujeción muy controlable", señaló. Como resultado, el proceso no cambia cuando cambia el personal del taller.

Según Milam, los maquinistas experimentados desarrollan una "sensación" que les permite sujetar piezas con la cantidad justa de fuerza para que estén firmemente en su lugar pero no se deformen por el proceso. Pero la sujeción manual puede salir muy mal cuando quienes hacen el trabajo aún no han desarrollado tal tacto y sensación.

Esta última situación es bastante común, señaló David Simpson, gerente de marketing de productos de Kurt. De hecho, dijo que muchos propietarios de tiendas en la IMTS del año pasado informaron que los operadores menos experimentados estaban dañando las piezas al sujetarlas manualmente con una fuerza excesiva. "Con la sujeción manual, todos tienen su idea diferente de 'apretar': es una cuestión de fuerza", explicó Simpson. "La sujeción automatizada puede ayudar a eliminar algunas de esas idiosincrasias de la fuerza de las personas. Por lo tanto, incluso en un nivel básico de automatización, la sujeción automática activada por el operador puede ayudar a crear mejores piezas y evitar que se rompan".

En las operaciones de mecanizado con robots, los productos de sujeción también pueden ayudar a facilitar las operaciones automatizadas de recoger y colocar. Por ejemplo, algunas de las prensas vendidas por Lang Technovation Co. en Hartland, Wisconsin, están diseñadas con broches o muescas que facilitan el agarre y el movimiento de los efectores finales de los robots, señaló Jon Dobosenski, gerente general de la compañía.

Lang se especializa en prensas flexibles que permiten a los usuarios cumplir con los requisitos de varios trabajos. "Es mucho más económico cambiar simplemente las mordazas en lugar de tener que cambiar todo el tornillo de banco", dijo Dobosenski. "Así que tenemos muchas opciones diferentes de mordazas que se pueden utilizar en una base de tornillo de banco estándar".

Estas prensas son solo un ejemplo de un movimiento de toda la industria hacia una sujeción de piezas más flexible. En el pasado, los talleres solían utilizar sistemas de sujeción diseñados específicamente para la fabricación de piezas específicas. Pero no se pudo usar el mismo equipo cuando llegó el momento de pasar al proyecto, lamentó Larry Robbins, presidente de la división comercial de SMW Autoblok Corp., Wheeling, Illinois.

"De repente, estos $ 500,000 en sujeción de trabajos especiales que compraron ahora están en un estante o en una pila de chatarra en algún lugar", dijo Robbins. "Por lo tanto, todo el producto que estamos desarrollando ahora tiene en cuenta la flexibilidad para satisfacer las necesidades del cliente no solo para el trabajo (actual), sino para cada trabajo en el futuro".

Los últimos productos de sujeción de piezas de Autoblok consisten en componentes frontales intercambiables que entran en contacto con las piezas y una parte trasera de actuación que no cambia. Con el sistema de cambio de mandril CCS de la compañía, por ejemplo, los usuarios pueden convertir un dispositivo de sujeción de piezas en una variedad de soluciones diferentes. "Podría ser un mandril de tres mordazas, un mandril de cuatro mordazas, un mandril de pinza, un mandril o un accesorio simple simplemente cambiando su parte delantera", dijo Robbins.

Además, añadió, se pueden realizar cambios en menos de un minuto con una repetibilidad posicional de 10 µm. Esto contrasta marcadamente con un cambio típico de sujeción de piezas, que Robbins describió como un proceso más arduo y laborioso que puede llevar hasta 30 minutos, incluso para un operador experto.

Otra ventaja de la tecnología CCS de Autoblok, según Robbins, es que el sistema se puede adaptar a la sujeción de piezas de otras empresas. Esto requiere el uso de un adaptador que deja espacio entre la sujeción y la cara de un husillo. Pero Robbins notó que la distancia es insignificante y no hace que la configuración sea menos rígida.

Aunque CCS es más caro que la sujeción de piezas convencional, Robbins dijo que los clientes están más preocupados por el valor. "Mientras más funcionalidad se incorpora a su sujeción de trabajo, más personas parecen aceptar gastar fondos adicionales para obtener un poco más de flexibilidad", dijo.

Para que su sujeción sea más flexible, Lang Technovation se centra en la modularidad. Un ejemplo es Makro-Grip Ultra, un nuevo sistema modular de sujeción de piezas para mecanizar placas y componentes grandes. Capaz de incorporar diferentes cuerpos base, mordazas, husillos y otros accesorios, el sistema ofrece una amplia gama de configuraciones posibles que se pueden cambiar de forma rápida y sencilla, según Lang. Además, la empresa destaca que los módulos ampliables del sistema permiten configuraciones de sujeción con diferentes alturas y piezas de sujeción de más de 800 mm.

Lang también fabrica prensas con cuerpos cónicos que permiten más movimiento en aplicaciones que involucran máquinas de cinco ejes. El cono permite que las piezas de trabajo se inclinen lo suficiente como para que el mecanizado se pueda realizar en la parte inferior, explicó Dobosenski. Sin embargo, en el lado negativo, notó que las mordazas de estas prensas son un poco más pequeñas de lo normal.

Aunque el mecanizado de cinco ejes era poco común en los Estados Unidos en el pasado, Dobosenski dijo que se está volviendo mucho más común. "Así que vendemos bastantes prensas con el cono".

La aparición de máquinas de cinco ejes y de fresado-torneado, que son capaces de producir muchos tipos de piezas diferentes, también ha aumentado la demanda de sujeción de piezas flexible, agregó Michael Gaunce, vicepresidente de ventas de herramientas y sujeción de piezas de Schunk USA en Raleigh, NC Un producto de sujeción destinado a estas aplicaciones es el sistema de palés de cambio rápido Vero-S de Schunk. Como sugiere su nombre, el sistema Schunk permite cambios rápidos de paletas en las mesas de la máquina. Un cono de centrado en el medio permite la repetibilidad posicional dentro de 5 µm, según Gaunce.

Agregó que el tiempo de cambio de sujeción ahorrado por este sistema puede ser particularmente valioso para los usuarios de máquinas de fresado-torneado. Estas máquinas "son inversiones de mayor costo, pero obtendrá un retorno de su inversión mucho más rápido si invierte en un sistema de paletas de cambio rápido", afirmó.

El auge de las máquinas de cinco ejes puede dar un impulso a la sujeción magnética. "Si tiene un imán que solo sostiene una parte en la parte inferior, significa que tiene acceso a (los otros) cinco lados de esa parte", dijo Gaunce, señalando que "lo cual es bueno para el mecanizado de cinco ejes".

Además, señaló que la tendencia hacia procesos de fabricación automatizados y dispositivos conectados en esos procesos puede crear una demanda adicional de sujeción magnética. La razón, explicó, es que los imanes funcionan electrónicamente, lo que los hace adecuados para entornos de producción automatizados y conexión con otros equipos.

En lugar de emplear un tornillo de banco, los sistemas de sujeción magnética mantienen las piezas en su lugar completamente con fuerza magnética. Debido a que la fuerza actúa sobre toda la superficie de la pieza, la sujeción magnética proporciona una buena reducción de la vibración.

Para que la sujeción magnética sea una opción viable, las piezas de trabajo deben estar hechas de un material ferroso. Otra buena regla general, según Gaunce: si una pieza de trabajo tiene al menos el tamaño de una hoja de papel de carta y media pulgada de grosor, habrá suficiente fuerza magnética que mantendrá la pieza de trabajo en su lugar para el mecanizado tradicional.

Un uso común citado por Gaunce para la sujeción magnética es ayudar a asegurar grandes piezas de metal en máquinas grandes. "Cuando digo grande, me refiero a dos metros de ancho por seis metros de largo y más. No se pueden simplemente poner varios tornillos de banco de 6" (152 mm) en esa máquina para sujetar una enorme pieza de acero", dijo. " Por lo tanto, muchas veces las personas simplemente improvisan algunos soportes y algunas abrazaderas para los pies alrededor de estas piezas de trabajo donde sea que puedan colocarlas".

Sin embargo, el proceso de sujeción puede llevar de tres a seis horas, lo que Gaunce señala como tiempo improductivo durante el cual el eje de la máquina no funciona.

Para situaciones como esta, Schunk desarrolló un kit de sujeción extragrande que incluye imanes, así como elevadores, prensas y el sistema Vero-S de la empresa.

Estos artículos se pueden utilizar de forma modular para sujetar piezas en máquinas grandes, con los imanes colocados en lugares estratégicos para reducir la vibración.

Para una pieza grande en una máquina de pórtico, por ejemplo, Gaunce dijo: "Puede sujetarla en un par de lugares con prensas muy grandes que hemos diseñado específicamente para sujetar piezas grandes. Y en el medio, puede colocar un par de imanes en elevadores para reducir la vibración de la pieza de trabajo allí".

La fuerza magnética puede hacer que las virutas se adhieran a un imán o pieza de trabajo, lo que podría interferir con el proceso de mecanizado, advirtió Gaunce. Pero, dijo, este problema se evita fácilmente cuando los operadores están debidamente capacitados sobre cómo usar un imán.

Otro desarrollo significativo en la sujeción de trabajos es la reciente entrada de un nuevo competidor en el campo. En el verano de 2021, Mate Precision Technologies, Anoka, Minnesota, presentó una línea de sujeción de piezas que incluye bases y prensas autocentrantes accionadas manualmente. "Aplicamos los 60 años de experiencia que tenemos en la fabricación de productos de precisión a partir de materiales de aleación: principalmente A2, D2, M2, H13 y S7", dijo Frank Baeumler, vicepresidente de sujeción de piezas de Mate. "Estos aceros para herramientas de alta aleación no son los más baratos del mercado. Pero así es como sabemos cómo construir el producto, y lo aplicamos a esta familia de sujeción".

El resultado, dijo Baeumler, fue una línea de productos "muy robustos" que proporcionaron a los usuarios una sujeción de trabajos más rígida, estable y predecible que la que usaban antes. "La combinación de diseño y materiales que seleccionamos y la forma en que ejecutamos la construcción del producto ha sido muy bien recibida", informó. "Eso sería un indicador de que hay un segmento de mercado de alta necesidad que tal vez no estaba siendo atendido tan bien en este espacio".

Hasta ahora, los productos de sujeción de piezas de Mate han encontrado un hogar principalmente en las industrias médica y de armas de fuego. Según Baeumler, las prensas tienen una precisión de 0,0006" (0,015 mm) y una repetibilidad de 0,0004" (0,01 mm), mientras que las bases ofrecen una precisión de 0,0005" (0,013 mm) y una repetibilidad de 0,0002" (0,005 mm). También notable, dijo, es el diseño del tornillo de avance del tornillo de banco. Con una rosca trapezoidal que hace más contacto superficial con el lado hembra que una rosca enrollada, el tornillo de avance produce una fuerza de salida alta con un par de entrada relativamente bajo, señaló. Hecho de acero H13 tratado térmicamente, el tornillo de avance tiene un recubrimiento duro de TiCN que evita que las virutas se incrusten en el tornillo, lo que prolonga la vida útil de los dispositivos de sujeción, dijo Baeumler.

Cuando incluso los productos de sujeción de piezas estándar de gama alta no cumplen los requisitos, los talleres deben buscar soluciones personalizadas. Un proveedor de sujeción de piezas que ha respondido a un número cada vez mayor de consultas sobre productos personalizados es Jergens Inc., con sede en Cleveland. En respuesta, la empresa está reforzando su capacidad para diseñar y construir tales productos, según Mike Antos, gerente de productos de sujeción de piezas de la empresa.

Además de los productos especializados, Antos dijo que los clientes solicitan asistencia adicional del proveedor de sujeción. "Un cliente dirá: 'No solo necesito el producto, necesito una recomendación sobre todo mi proceso y cómo puedo mejorarlo'", señaló, y agregó que los tipos de información que buscan los clientes incluyen consejos sobre el mejor manera de sujetar sus piezas y si necesitan o no sujeción de trabajo de cambio rápido.

Antos atribuyó el aumento en las solicitudes de estos servicios, en parte, a la creciente escasez de personal calificado y experimentado en la industria del mecanizado. "Es posible que tenga una empresa que esté tratando de volverse más eficiente, pero es posible que no tenga las personas con la experiencia o los conocimientos para hacerlo", dijo. "Y no solo en el lado de la ingeniería para implementarlo, sino que tal vez también tenga una mano de obra menos calificada en la máquina. Entonces, ahora podría necesitar una solución de fijación más inteligente o diseñada en su máquina. Y muchas veces eso requerirá un Diseño personalizado y solución de construcción".

En Jergens, una solución de sujeción de piezas personalizada podría ser simplemente una versión modificada de un producto listo para usar, por ejemplo, una placa estándar con orificios de montaje adicionales para que la placa encaje en la mesa de la máquina del cliente. O podría ser una construcción de accesorios compleja hecha desde cero.

Por supuesto, hay desventajas en la sujeción personalizada. Antos dijo que podría costar un 50 % más que un producto comercial y que el tiempo que lleva completar un producto personalizado puede oscilar entre una semana y unos meses, según el tamaño y la complejidad del proyecto. Por lo general, el costo adicional de la sujeción de piezas personalizada es una preocupación mucho menor para un cliente que el tiempo que lleva llevar el producto al taller, señaló Antos. La razón se resume en el conocido axioma: el tiempo es dinero.

“Estás viendo personas que están bajo presión para aumentar la producción”, dijo Antos. "Es posible que tengan una máquina en el piso que no esté fabricando ninguna pieza, por lo que muchas veces las semanas que se tardan en conseguir eso (sujeción de piezas) son más costosas que los dólares reales que cuesta".

Independientemente del tipo de solución de sujeción de piezas que elijan los clientes, Jergens puede ayudarlos a mirar más allá del precio al cuantificar sus ahorros de costos a lo largo del tiempo. Por ejemplo, Antos citó una situación en la que un cliente potencial que pasa un par de horas al día cambiando accesorios está considerando la sujeción de piezas de cambio rápido. "Si podemos reducir esas dos horas a unos pocos minutos, tenemos herramientas para ayudar a los clientes a ver cómo se suma ese ahorro durante una semana, un mes, un año", dijo. "Entonces, el costo inicial puede ser alto, pero con lo que vas a ahorrar, podrías pagarlo en un par de meses".

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