SISTEMAS DE AMARRE EN LA
FRESADORA
TIPO DE TÉCNICAS DE AMARRE:
•
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.
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 máquina. 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 varía 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 pérdidas de aceite y aire, rotura de
mangueras, etc…
Es un sistema muy
utilizado en el mecanizado de piezas del automóvil.
SUJECIÓN DE PIEZAS
Para conseguir una
correcta fijación de las piezas en la mesa de trabajo de una fresadora se
utilizan diversos dispositivos. El sistema de sujeción debe permitir que la
carga y la descarga de las piezas en la mesa de trabajo sean rápidas y
precisas, garantizar la repetitividad
de las posiciones de las piezas y su amarre con una rigidez suficiente. Además,
el sistema de sujeción empleado debe garantizar que la herramienta de corte
pueda realizar los recorridos durante las operaciones de corte sin colisionar
con ningún utillaje.
Dispositivo de fijación:
las bridas de apriete (Mencionadas anteriormente)
Las mesas circulares, los
platos giratorios y los mecanismos divisores son elementos que se colocan entre
la mesa de la máquina y la pieza para lograr orientar la pieza en ángulos
medibles.
Además, hay otros
dispositivos que facilitan el apoyo como ranuras en V para fijar redondos o
placas angulares para realizar chaflanes y utillajes de diseño especial. Al
fijar una pieza larga con un mecanismo divisor, pueden utilizarse un contrapunto y lunetas.
Para la fijación de las piezas y los dispositivos que se utilizan, las mesas
disponen de unas ranuras en forma de T en las cuales se introducen los tornillos que fijan los utillajes y dispositivos
utilizados. También se pueden utilizar dispositivos magnéticos que utilizan imanes.
Las
fresadoras de control numérico pueden equiparse con dos mesas de trabajo, lo
que posibilita cargar y descargar las piezas mientras se está mecanizando una
nueva pieza, con el consiguiente ahorro de tiempo. La colocación o el giro de
la mesa o de sus accesorios a la posición de trabajo pueden programarse con
funciones específicas en los programas de control numérico.
LOS DIVISORES
Los divisores son dispositivos
especiales utilizados para obtener divisiones igualmente espaciadas en la
periferia de las piezas, tales como engranajes.
Dentro de los divisores,
el divisor universal es aquel que permite hacer toda clase de divisores
circulares, ya sean en cilindros o conos, también permite realizar piñones
helicoidales, esto debido a la universalidad de sus movimientos.
El objeto del cabezal
universal divisor es:
- Soportar uno de los extremos de la pieza
- Transmitir, cuando es necesario, un movimiento de rotación a la pieza (ejemplo: piñones helicoidales)
- Permitir todos los sistemas de división (simple, compuesto, diferencial, lineal y angular).
- Permitir el tallado de piñones rectos, helicoidales y cónicos.
MANTENIMIENTO DEL DIVISOR UNIVERSAL
El divisor universal es muy valioso y delicado. No debe golpearse. El transporte debe ser muy cuidadoso. Hay que mantenerlo siempre limpio y lubricado.
PARTES DEL DIVISOR
Estos aparatos llevan en el eje (1) del tornillo sin fin (2)
una manivela (3) , que puede variar su radio, para hacer coincidir el compás
(4) de la misma con el círculo de agujeros deseado, de los varios que tiene un
plato o disco (5) fijo al cabezal (6). Los platos de agujeros suelen ser
intercambiables y cada uno de ellos lleva varios círculos de agujeros.
Discos o platos comunes:
Nº1: 12-16-17-18-19-20
Nº2: 21-23-27-29-31-33
Nº3: 37-39-41-43-47-49
DISCOS DE AGUJEROS O
PLATOS CON AGUJEROS
Los discos de agujeros
son intercambiables. Tienen por lo general de 6 a 8 circunferencias
concéntricas de agujeros con diferentes números de agujeros. Dentro de cada
circunferencia las distancias entre agujeros son iguales. La división se
facilita mediante la utilización de una tijera de división, ya que con ella se
ahorra tiempo a recontar agujeros y evita equivocaciones.
MÉTODOS DE APLICACIÓN
División directa,
división indirecta, división angular, división diferencial y fresado de ranuras
espirales.
DIVISIÓN DIRECTA
En el procedimiento de división directa no están
engranados el tornillo sin fin y la rueda helicoidal. El engrane se obtiene en
virtud del giro de un cojinete rotativo excéntricamente en que va soportado el
tornillo sin fin. La división se produce en un disco divisor que generalmente
tiene 24 agujeros o muescas (entalladuras) pero algunas veces también 16, 36
,42 ó 60.
El divisor en el que encaja un punzón divisor, está
fijado al husillo del cabezal. En cada paso de división el disco divisor y con
él la pieza girada en las correspondientes distancias entre agujeros. No pueden
obtenerse más divisiones que las que permiten, sin resto, el número de agujeros
o muescas del plato divisor. De este modo pueden realizarse divisiones, son
dispositivos sencillos, que generalmente poseen discos recambiables. Mediante
la división directa se opera más rápidamente que con los otros procedimientos.
Con este sistema de división sólo se puede construir
piezas cuyo número de divisiones sea submúltiplo del mismo plato.
EJEMPLO: Calcula el número de muescas que hay que
intercalar en un divisor sencillo para construir un piñón de 12 dientes,
sabiendo que el plato divisor tiene 60 muescas.
Solución:
Debemos girar el plato de 5 muescas para hacer cada diente.
DIVISIÓN INDIRECTA
Cuando no es posible efectuar la división directa se
utiliza la división indirecta, para lo cual nos valemos del divisor universal,
un juego de discos de agujeros, el compás o aliada y la manivela con su
percutor.
En la división indirecta el husillo del cabezal divisor
es accionado a través de un tornillo sin fin y una rueda helicoidal. La
relación de transmisión del mecanismo de tornillo sin fin es 40:1, es decir que
40 revoluciones de la manivela divisora suponen una revolución del husillo del
cabezal divisor.
Por ejemplo si quiere tener una división decimal para
cada paso parcial serán necesarias 40:10 = 4 vueltas de la manivela divisora.
Los
discos de agujeros son recambiables. Tienen por lo general de seis a ocho
circunferencias concéntricas de agujeros con diferentes números de agujeros. Dentro
de cada circunferencia las distancias entre agujeros son iguales. La división
se facilita mediante la utilización de la tijera de dividir. Se ahorra uno el
tiempo perdido en el engorroso recuento de agujeros, expuesto además a
equivocaciones. Entre ambos brazos de la tijera siempre tiene que haber un
agujero más que el número de espacios entre ellos que se había calculado. Para
evitar errores en la división hay que tener cuidado al seguir dividiendo, de
que la manivela gire siempre por error, habrá que retroceder suficientemente la
manivela para eliminar la acción del recorrido muerto, y entonces volver a
girar hacia delante.
Cuando al calcular el número de vueltas el resultado arrojado no es un nímero entero, toca mirar cuantas vueltas completas y la fracción de vuelta a dar para la división.
Cuando al realizar el cálculo del divisor nos arroja una fracción propia (es decir, el número de dientes del piñón es mayor que la constante del divisor) la manivela solo debe dar una fracción de vuelta.
DIVISIÓN ANGULAR
Con el divisor universal
también es posible construir divisiones en las cuales no conocemos sino el ángulo
del centro formado por las divisiones entre sí, es decir, cuando la medida
entre las divisiones sobre una circunferencia está dada en grados y minutos, el
vértice de este ángulo se encuentra en el centro de la pieza.
Para calcular la división angular se debe formar un quebrado que tenga
por numerador la cantidad de grados formados por las divisiones y el
denominador el resultado de dividir 360º por la constante del divisor así:
Ejemplo: En una pieza a tallar ranuras dispuesta a 35º entre si sabiendo
que k=40
Entonces, para cada ranura hay que girar la manivela 3 vueltas y 72 agujeros en el círculo de 81.
Cuando el ángulo formado por las divisiones no es exacto, sino que tiene minutos y segundos entonces se reducen los grados a minutos y estos a segundos.
DIVISIÓN DIFERENCIAL
La división diferencial constituye una ampliación del procedimiento indirecto de división. Se emplea en los casos en que no es posible la división indirecta por no existir en ninguno de los discos los agujeros, las circunferencias de agujeros necesarias.
La división diferencial consiste en efectuar la división como si fuera indirecta, con un número de divisiones (ZF más próximo al piñón a construir, ya sea por defecto o por exceso), y utilizando un juego de engranajes de recambio que accionen el plato de agujeros, lo cual nos permite obtener ( por medio de los movimientos de los engranajes) los dientes que falten o que se resten.
La manivela se acciona en sentido de giro de las manecillas del reloj y el plato puede girar en este mismo sentido o en sentido contrario, según la necesidad.
La inversión del movimiento del plato de agujeros se logra con los engranajes intermedios, los cuales no alteran la relación de transmisión.
Al girar el plato en sentido contrario a la manivela, el desplazamiento de la pieza a trabajar será menor que si este estuviera fijo, porque mientras la manivela gira a un lado, con el plato se anula en parte este movimiento, lo que equivaldría a devolver la pieza dando como resultado un mayor número de dientes.
Si el plato gira en el mismo sentido de la manivela, el desplazamiento de la pieza será mayor, pues el movimiento del plato se sumará al de la manivela dando como resultado un número menor de dientes.
De la diferencia de movimientos entre el plato y la manivela nos resulta la "División Diferencial".
Cuando se tiene preparado el disco de agujeros y las vueltas de manivela, se procede a calcular las ruedas de cambio mediante:
Entonces, para cada ranura hay que girar la manivela 3 vueltas y 72 agujeros en el círculo de 81.
Cuando el ángulo formado por las divisiones no es exacto, sino que tiene minutos y segundos entonces se reducen los grados a minutos y estos a segundos.
DIVISIÓN LINEAL (CREMALLERAS)
La cremallera es una barra o superficie recta, sobre la
cual se han tallado unos dientes que le permiten engranar en un piñón.
Es utilizada por lo general para convertir un movimiento
circular en uno lineal o viceversa.
Es considerada como un engranaje recto con radio
infinito. Un segmento de radio infinito, puede ser considerado como una línea
recta.
Las dimensiones y perfil del diente de la cremallera, son
las mismas del piñón con el cual engrana, pero a diferencia de los engranajes
no tendrá “Circunferencia primitiva” sino “Línea primitiva” no tendrá “Diámetro
exterior” sino “Línea exterior”
La fresa se monta por lo general en sentido transversal y
con su eje paralelo a la superficie de la mesa, para lo cual utilizamos el
cabezal universal.
La fresa utilizada para tallar la cremallera, debe ser la
que se utiliza para tallar el mayor número de dientes (154 a rack).
Para realizar la división se pueden utilizar los
siguientes sistemas:
1 - Con un divisor lineal: estos vienen especialmente
diseñados para efectuar este trabajo.
2 – Desplazando la mesa mediante el tambor graduado. Para
este caso desplazamos la mesa una longitud igual al paso circular del engranaje
cada vez que se va a tallar un diente.
3 – Utilizando el divisor universal.
Montaje de las ruedas:
Las ruedas que van entre el tornillo de la mesa y el
husillo del divisor, de tal forma que quede una relación 1:1, es decir,
colocamos ruedas de igual número de dientes tanto en el divisor (el husillo)
como en el tornillo de la mesa, y uniéndolas con ruedas intermedias.
Como la cantidad de
vueltas de la manivela es considerable se pueden montar relaciones diferentes
de 1:1, como 2:1, 3:1, etc. Y dividiendo el quebrado de vueltas de manivela por
2, 3, 4, etc, según se haya tomado la relación.DIVISIÓN DIFERENCIAL
La división diferencial constituye una ampliación del procedimiento indirecto de división. Se emplea en los casos en que no es posible la división indirecta por no existir en ninguno de los discos los agujeros, las circunferencias de agujeros necesarias.
La división diferencial consiste en efectuar la división como si fuera indirecta, con un número de divisiones (ZF más próximo al piñón a construir, ya sea por defecto o por exceso), y utilizando un juego de engranajes de recambio que accionen el plato de agujeros, lo cual nos permite obtener ( por medio de los movimientos de los engranajes) los dientes que falten o que se resten.
La manivela se acciona en sentido de giro de las manecillas del reloj y el plato puede girar en este mismo sentido o en sentido contrario, según la necesidad.
La inversión del movimiento del plato de agujeros se logra con los engranajes intermedios, los cuales no alteran la relación de transmisión.
Al girar el plato en sentido contrario a la manivela, el desplazamiento de la pieza a trabajar será menor que si este estuviera fijo, porque mientras la manivela gira a un lado, con el plato se anula en parte este movimiento, lo que equivaldría a devolver la pieza dando como resultado un mayor número de dientes.
Si el plato gira en el mismo sentido de la manivela, el desplazamiento de la pieza será mayor, pues el movimiento del plato se sumará al de la manivela dando como resultado un número menor de dientes.
De la diferencia de movimientos entre el plato y la manivela nos resulta la "División Diferencial".
Cuando se tiene preparado el disco de agujeros y las vueltas de manivela, se procede a calcular las ruedas de cambio mediante:
Se debe tener en cuenta que el número ficticio (ZF)
siempre se coloca antes que el número real (Z), porque éste siempre nos
determina el sentido de rotación del plato de agujeros.
Cuando la diferencia del número de dientes ficticio y el
número de dientes real es negativa, el plato debe girar en sentido contrario a
la manivela para que nos dé un mayor número de dientes.
Si la diferencia es negativa, el plato debe girar en
sentido contrario a la manivela.
Cuando la diferencia es positiva, el plato debe girar en
el mismo sentido de la manivela.
Hay que estar atento al sentido de rotación que debe
tener el plato.
Dejar desconectado el plato de agujeros, pues este debe
girar en el momento de la división.
Si al hacer la división se pasa del lugar a donde debe
llegar la manivela, devolver ésta un cuarto o media vuelta para anular el
juego.
Dividir siempre en el mismo sentido.
Observar que el compás
siempre gire con el plato.