Cómo seleccionar correctamente las herramientas para una prensa plegadora
Mucha gente cree que las herramientas de la prensa plegadora son un accesorio insignificante en el procesamiento de metales, cuando en realidad es todo lo contrario. A pesar de que las prensas plegadoras se han convertido en máquinas multiaxiales de alta precisión, son las herramientas las que entran en contacto con el metal durante el plegado (véase la imagen superior).
Las diferencias entre las herramientas RFA, europeas, americanas y de nuevo tipo de agarre están desapareciendo gradualmente. Muchas funciones necesarias para un doblado altamente efectivo ya están implementadas en los diversos tipos de herramientas. Independientemente del estilo de herramienta y agarre que elija, asegúrese de que cumpla con los requisitos mínimos que se indican a continuación.
Alta precisiónLas herramientas se fabricarán con tolerancias de 0.01 mm. Esto es crucial para lograr una alta precisión de detalle sin distorsión ni atrapamiento durante la operación.
Instrumentos seccionados. Este tipo de herramientas permite alcanzar diferentes longitudes combinando herramientas seccionadas preseleccionadas de diferentes anchos. Las piezas más pequeñas son más seguras y fáciles de trabajar.
(Véase la figura 1)
Herramientas de liberación rápida
El sistema de sujeción de herramientas debe ser capaz de sujetar de forma estable un número diferente de herramientas segmentadas en su lugar hasta que el sistema de bloqueo las apriete (ver Figura 1).
Figura 2: Las herramientas deben mantenerse en su lugar mientras el mecanismo de sujeción esté abierto.
Carga frontal (tipo Rol2). Debe tener la posibilidad de cargar las herramientas desde la parte frontal de la máquina. Esto reduce el tiempo necesario para su configuración, ya que ya no es necesario perder tiempo valioso deslizando todas las herramientas desde el lateral de la prensa plegadora. Con la carga frontal, en la mayoría de los casos, también se elimina la necesidad de carretillas elevadoras y grúas.
Tamaños estándar. Las herramientas de altura estándar reducen la necesidad de realizar ajustes adicionales en la máquina al cambiar de trabajo. Los brazos delanteros, la altura del tope trasero y los sistemas de seguridad se mantienen en la misma posición. Además, como las herramientas están fabricadas a la misma altura, puede añadir piezas prefabricadas y asegurarse de que se adapten perfectamente a sus herramientas existentes.
Muchas herramientas de prensa plegadora de alta calidad se fabrican con sistema métrico. El tamaño nominal es de 6,35 mm. La abertura en V es de 6 mm. Todas las dimensiones de este artículo se han redondeado para mayor simplicidad.
Como observará, el texto a continuación se centra principalmente en el doblado por aire, y con razón. Actualmente, la tendencia es evitar el acuñado y el doblado a fondo (entre el punzón y la matriz) y, en su lugar, trabajar con el doblado por aire, siempre que sea posible. Sin embargo, tenga en cuenta que no todas las piezas pueden fabricarse con las técnicas clásicas de doblado por aire.
Los operadores de toda la industria trabajan con diversas herramientas para producir piezas de calidad similar o incluso idéntica. Muchos fabrican piezas con las herramientas inadecuadas porque no tienen acceso a las adecuadas. Aun así, logran un proceso de trabajo adecuado, pero a menudo lo hacen a costa de la productividad y la repetibilidad.
Las mejores prácticas a la hora de seleccionar herramientas de prensa plegadora deben tener un objetivo principal: alcanzar la producción de detalles con la mayor calidad posible en el menor tiempo posible.
¿Qué tipo de herramientas necesitas exactamente y por qué?
Un departamento de producción de mantenimiento necesitará y utilizará una gama más amplia de herramientas para prensas plegadoras, en comparación con las empresas que producen piezas específicas, por ejemplo. Por lo tanto, antes de entrar en detalles, debe identificar primero sus necesidades y determinar el presupuesto disponible para las herramientas.
Por ejemplo, es posible que necesite herramientas adicionales para acortar el tiempo necesario para su configuración.
Selección de troqueles
Para obtener lo mejor según su presupuesto, seleccione el número mínimo de matrices que cubra toda la gama de espesores de chapa metálica que procesa su empresa. Las empresas con conocimientos básicos, pedidos (aplicaciones) no estándar y presupuesto limitado deberían optar por matrices más pequeñas, siguiendo la regla de 8x2.
Primero determina el rango de espesores de metal que quieres doblar, ya que pueden estar entre 0.5 mm y 20 mm, por ejemplo.
Luego, evalúe la matriz V más pequeña multiplicando el material más delgado por 8. Para un material de 0.5 mm, la matriz más pequeña será: 0.5 × 8 = 4 mm.
Por último, determina el troquel en V más grande que necesitas multiplicando el material más grueso por 8. En este caso, el material más grueso de 10 mm necesitará un troquel: 10 × 8 = 80 mm.
Ya ha definido la matriz más pequeña y la más grande que necesita: 4 y 80 mm, respectivamente. Empiece con la matriz en V más pequeña y duplique su tamaño para completar el espacio entre ambas. En este caso, obtendrá una matriz de 8 mm. Luego, duplíquela para obtener 16 mm, luego 32 mm, y así sucesivamente. Al final, tendrá un mínimo de seis orificios diferentes en la matriz en V para doblar un material de 0.5 mm a 10 mm de espesor: 4, 8, 16, 32, 64 y 80 mm.
Selección de un punzón
Para determinar el número mínimo de punzones necesarios, también se debe considerar el grosor del material doblado. Para materiales de 4.75 mm o menos de grosor, se puede usar una cuchilla afilada con un radio de 1.016 mm. El ángulo agudo permite doblar más de 90 grados, y el ángulo de corte permite doblar el material en forma de J. Al conformar materiales de entre 4.75 y 12.7 mm de grosor, se recomienda un punzón recto con un radio de aproximadamente 3 mm para soportar la mayor presión.
Tenga en cuenta que, en algunas aplicaciones, incluidas aquellas que utilizan materiales más gruesos y altamente resistentes a la flexión, al aplicar las normas de flexión de la industria general, la pieza tiende a doblarse, agrietarse o incluso partirse en dos. Esto está relacionado con la física. La punta estrecha del punzón ejerce más fuerza en la línea de flexión; y al combinarse con un orificio estrecho en la matriz en V, la presión aumenta. Para obtener información específica, especialmente cuando el espesor del material supera los 12.7 mm, es recomendable consultar con su proveedor de herramientas sobre el radio recomendado del punzón.
La regla del „por 8“
Normalmente, se puede seleccionar una matriz en V con la abertura correcta utilizando la regla "por 8". Esto significa que la abertura de la matriz debe ser 8 veces el espesor del material que se va a doblar. Para determinarlo, se multiplica el espesor por 8 y se selecciona la matriz con el valor más cercano. Si el material tiene un espesor de 1 mm, la matriz en V debe tener una abertura de 8 mm (8x1 = 8); para un material de 1.25 mm de espesor, la matriz en V debe ser de 10 mm (1,25x8 = 10). Esta proporción proporciona el mejor resultado posible al doblar. La mayoría de las tablas publicadas se basan en esta fórmula.
Parece fácil, ¿verdad? Sí, pero los fabricantes y delineantes de láminas no siempre siguen la regla del "8 por XNUMX", y hay muchas excepciones.
La apertura de la matriz en V determina el radio
En el doblado por aire de acero dulce, el radio interior se forma con aproximadamente el 16 % del tamaño de la abertura de la matriz en V. Por lo tanto, si se aplica el doblado por aire a un material en una matriz en V con una abertura de 40 mm, el radio interior será de aproximadamente 6 mm.
Supongamos, por ejemplo, que el plano describe un material de 1.25 mm de espesor. Es fácil multiplicar el espesor del material por 8 y concluir que se necesita una matriz en V con una abertura de 10 mm. Sin embargo, muchos fabricantes y delineantes de láminas prefieren determinar el radio de curvatura interior igualándolo al espesor del material. ¿Qué ocurre si el plano requiere un radio de curvatura interior de 1.25 mm?
De nuevo, en el doblado por aire, el radio de doblado interno es aproximadamente el 16 % de la abertura de la matriz en V. Esto significa que una matriz en V con una abertura de 10 mm producirá un radio interno de 1.6 mm. ¿Y entonces? Simplemente use una matriz en V con una abertura más estrecha. Una matriz con una abertura de 8 mm producirá un radio de doblado interno cercano a 1.25 mm (8 x 0.16 = 1.28).
El mismo enfoque se aplica cuando el plano requiere un radio de curvatura mayor. Supongamos que necesita conformar una lámina de 1.25 mm de espesor con un radio de curvatura interior de 5 mm, más del doble del espesor del material. En este caso, necesitará una matriz en V con una abertura de 32 mm, que formará un radio de curvatura interior cercano a los requisitos (32 x 0.16 = 5.12).
Este enfoque tiene límites. Por ejemplo, si necesita usar una matriz en V con un orificio cinco veces menor que el espesor del material para lograr el radio de curvatura interno deseado, sacrificará la precisión del ángulo y probablemente dañará la máquina y sus herramientas, poniéndose en peligro.
Longitud mínima de la brida
Al elegir una matriz en V, debe tener en cuenta la longitud de la brida. El tamaño mínimo de la brida que puede formar una matriz en V es de aproximadamente el 77 % de su abertura. Por lo tanto, un elemento formado con una matriz en V con una abertura de 100 mm debe tener una brida de al menos 77 mm.
Muchos delineantes técnicos configuran elementos con un ala corta para ahorrar material. Por ejemplo, un ala de 12 mm de largo para un material de 3 mm de espesor (véase la Figura 3). Según la regla del "por 8", un material de 3 mm de espesor requiere una matriz en V con una abertura de 24 mm. Sin embargo, una matriz con una abertura de 24 mm requiere un ala de 18.5 mm de longitud. ¿Y ahora qué? De nuevo, se puede usar una matriz en V con una abertura más estrecha. Por ejemplo, una matriz con una abertura de 15.6 mm puede formar elementos con un ala de 12 mm. (15.6 x 0.77 = 12,012)
Este enfoque también tiene sus límites. Al igual que con los elementos con un radio interior estrecho, si la brida requiere una matriz con una abertura inferior a 5 veces el espesor del material, se observan imprecisiones en el ángulo de doblado, lo que puede dañar la máquina y sus herramientas, lo que pone en peligro su seguridad.
Figura 3: Para conformar este elemento con un espesor de 3 mm, se recomienda una matriz con una abertura de 24 mm. Sin embargo, debido a la longitud de la brida, se debe elegir una matriz con una abertura más estrecha.
Cómo seleccionar el punzón correcto
Para las formas en L, las reglas no son estrictas. Un punzón con casi cualquier forma servirá. Por lo tanto, al elegir punzones para el conformado de diversos detalles, las formas en L deben considerarse en último lugar, ya que un punzón con casi cualquier forma funcionará con ellas.
Al conformar perfiles en L, se utilizan punzones que también pueden conformar otros elementos en lugar de añadir herramientas innecesarias al inventario. Al elegir un conjunto de herramientas, recuerde que cuantas menos, mejor. Esto reduce los costos, el tiempo de preparación y la cantidad de herramientas alrededor de la base (ver Figura 4).
Figura 4
Otras formas requieren reglas más específicas para elegir un punzón. Por ejemplo, al formar formas en J, las reglas son las siguientes (véase la Figura 5):
Cuando la brida superior es más larga que la inferior se debe utilizar un punzón de cuello de cisne.
Cuando la brida superior es más corta que la inferior, un punzón de cualquier forma funcionará.
Cuando la brida superior tenga la misma longitud que la inferior, será necesario utilizar una herramienta con un desplazamiento adecuado.
Figura 5: Algunas formas en J requieren reglas específicas para elegir el punzón adecuado. Si la brida superior tiene la misma longitud que la inferior, se debe usar una herramienta con un desplazamiento adecuado (izquierda). Si la brida superior es más larga que la inferior, se debe usar un punzón de cuello de cisne (derecha).
Como puede ver, el factor principal para elegir la cuchilla adecuada es la posibilidad de contacto no deseado entre la pieza y las herramientas. Para evitar este problema, un software de simulación de plegado puede ser útil. Si no dispone de dicho software, puede consultar los planos del fabricante de la herramienta, donde podrá ver su geometría específica y hacerse una idea de la posibilidad de una colisión no deseada entre la herramienta y la pieza (véase la Figura 6).
Figura 6 y XNUMX
Reglas para el uso de herramientas para formar formas en Z
En caso de utilizar herramientas comunes la viga superior debe realizar 2 pasadas para formar formas en Z (ver Figura 7).
Figura 7 y XNUMX
La brida central debe ser mayor que la mitad del ancho total de la matriz en V. No desde el ancho de su abertura, sino desde su ancho completo.
La brida lateral debe ser más corta que la altura de la matriz en V más la distancia entre las herramientas.
Cuando la brida central es más corta que la mitad del ancho total de la matriz en V, se necesita una herramienta especial para realizar los dos dobleces de una sola vez en el ariete de la viga superior. La ventaja de estas herramientas es que no es necesario girar la pieza. La desventaja es que se requiere aproximadamente el triple de fuerza de doblado (véase la Figura 3).
Figura 8
Reglas para doblar alrededor de la apertura y otros tipos de procesamiento
Cualquier elemento sin soporte en la matriz en V está sujeto a deformación; en el caso de elementos con aberturas internas y otros tratamientos, esta deformación se denomina hinchamiento (Figura 9). Cuando las aberturas cercanas a la línea de plegado son pequeñas, el hinchamiento correspondiente también lo es. Además, la mayoría de las aplicaciones permiten pequeñas deformaciones, por lo que no existe una regla específica sobre qué matriz en V es la más adecuada para estas situaciones.
Figura 9 y XNUMX
Cuando las bridas, aberturas y otros tipos de procesamiento están cerca de la línea de plegado, se pueden utilizar matrices con elementos móviles adicionales. Estos giran y sujetan la pieza durante todo el proceso de plegado, eliminando así las deformaciones.
En la figura 9 se muestran detalles idénticos con aberturas cerca de la línea de plegado; el del primer plano, con las deformaciones evidentes, está formado por una matriz en V simple; el del fondo está formado por una matriz con elementos móviles adicionales.
Altura del punzón al formar cajas de tamaño específico
La altura del punzón es esencial para cajas de 3 y 4 lados. En algunos casos, los punzones cortos pueden formar cajas de 3 lados si el elemento se extiende en el extremo de las herramientas, de modo que uno de los lados formados sobresalga al doblar el tercer lado. Si se forma una caja de 4 lados, se debe elegir un punzón cuya altura coincida con la diagonal de la caja (Figura 10).
Altura mínima de punzón al doblar una caja =
(Profundidad de la caja / 0.7) + (Espesor de la viga superior / 2)
Figura 10 y XNUMX
Una combinación de dobladillo y dobladillo
Las herramientas de dobladillo-curvado pueden realizar dobleces y dobladillos sin necesidad de cambiar de herramienta, como se puede observar en la Figura 11. Recuerde que si necesita un espesor de dobladillo mayor a 3 mm, necesitará herramientas especiales para compensar la necesidad de mayor potencia.
Figura 11 y XNUMX
Aquí, la selección de la abertura de la matriz sigue las mismas reglas que con las herramientas estándar. El precurvado de 30 grados para el dobladillo requiere un reborde ligeramente más largo (el 115 % de la abertura de la matriz seleccionada) debido al ángulo agudo. Por ejemplo, si se forma un material con una matriz con una abertura de 10 mm, se necesitará un reborde de 11.5 mm de longitud.
Detalles sin rayones
Casi todas las matrices en V dejan rayones en los detalles debido a que el metal se introduce en la matriz durante el doblado. En la mayoría de los casos, los rayones son mínimos y aceptables, y el uso de una matriz con un radio mayor en los ángulos de apertura (R) puede reducir su apariencia (véase la Figura 12).
Figura 12 y XNUMX
En casos donde incluso los arañazos más mínimos son inaceptables, por ejemplo, al doblar materiales pintados o pulidos, se pueden usar bandas elásticas especiales para evitarlos (véase la Figura 13). La fabricación de piezas sin arañazos es fundamental en la producción de piezas para la industria aeronáutica y aeroespacial, ya que es difícil distinguir visualmente entre un arañazo y una grieta.
Cuanto más simple, mejor
Hoy en día, las prensas plegadoras y sus herramientas de precisión alcanzan altos niveles de precisión. Al trabajar con las herramientas adecuadas y materiales de calidad, se puede lograr una brida con un ángulo y un radio interior específicos. Recuerde que el plegado por aire forma un radio interior como porcentaje de la abertura de la matriz en V, por lo que usar las herramientas adecuadas es fundamental. Al fabricar piezas con múltiples radios y una pequeña tolerancia de desviación, el costo de las herramientas aumenta. Y con las herramientas, el tiempo necesario para cambiarlas aumenta, lo que a su vez incrementa el costo.
Con esto en mente, los productores pueden limitar la cantidad de herramientas y operaciones necesarias si siguen algunas reglas simples al diseñar los detalles:
El radio interior debe ser 1.5 veces el espesor del material.
La longitud de las bridas debe ser al menos seis veces el espesor del material. Esto también aplica a las aberturas en el detalle, ya que estas deben estar a una distancia de seis veces el espesor del material de la línea de doblado.
Por supuesto, existen excepciones a estas reglas, y cada una conlleva diferentes complicaciones. Se puede usar una matriz en V con una abertura más estrecha para doblar un radio más estrecho o una brida más corta, pero si se dobla un radio demasiado estrecho, se corre el riesgo de agrietarse a lo largo de la línea de doblado, superando el tonelaje previsto para la herramienta o la prensa plegadora. Se puede doblar un desplazamiento más estrecho, pero esto requiere una herramienta especial y una fuerza considerable.
Si los detalles no requieren una brida corta, una forma en Z o un radio estrecho, ¿por qué complicar el proceso?
Sigue estas sencillas reglas y mejorarás la calidad de los ángulos, reducirás el tiempo de montaje y los precios de las herramientas.
