Puesta a cero en la sujeción de piezas

El camino hacia mejores configuraciones puede ser un juego de suma cero; no todos los sistemas se crean por igual

¿Perdió a su "chico de configuración" o se dio cuenta de que las configuraciones le están costando demasiado? Tal vez tenga la molesta sensación de que no está tomando en cuenta correctamente la configuración y, en cualquier caso, sabe que necesita reducir costos.

Según John Zaya, especialista de productos en Big Daishowa Inc. (anteriormente Big Kaiser) en Hoffman Estates, Illinois, estas son las motivaciones comunes para considerar un cambio de un tornillo de banco genérico a una sujeción de trabajo de punto cero. La magia de este enfoque es que debido a que la sujeción de piezas repite su posición de una pieza a otra, elimina la necesidad de sondear o marcar cada configuración. Pero, ¿cómo debe abordar esto, especialmente si su tienda, como la mayoría, es de volumen relativamente bajo, mezcla alta?

La sujeción de piezas de punto cero con una base de espárrago ha existido por más de 30 años. Y aunque el tamaño y la forma de los montantes, así como las distancias entre ellos, se han estandarizado en toda la industria, no todos estos sistemas son iguales. Aunque la precisión y la repetibilidad citadas de estos sistemas son curiosamente consistentes de un proveedor a otro, existen diferencias en la calidad de construcción, la fuerza de sujeción y el grado de automatización.

La mayoría de los sistemas de sujeción de punto cero, incluidos UNILOCK de Big Daishowa, Vero-S de Schunk GmbH y los sistemas de SMW Autoblok Corp. y Erowa Technology Inc., utilizan una varilla con resorte (o varias en algunos casos) para empujar contra el tirador para bloquearlo y la presión neumática para liberarlo. Esto tiene la ventaja de permitir que la máquina asegure la base con solo tocar un botón, o incluso automáticamente; la desventaja es que la tecnología requiere líneas de aire comprimido en la zona de trabajo.

Una excepción notable a la sujeción automática con pernos de tracción es la base DynoLock de Mate Precision Technologies en Anoka, Minnesota, una entrada relativamente nueva en el campo. Asegurar un tornillo de banco a una base DynoLock requiere girar manualmente una llave hexagonal de 6 mm, idealmente a 20 Nm de torque, explicó el vicepresidente Frank Baeumler. Cada base DynoLock captura cuatro pernos de tiro (en sí mismo inusual), y el mecanismo es único en el sentido de que agarra cada perno con un yugo que hace contacto con la mitad de su circunferencia y lo jala hacia el centro.

Mate tiene más de 60 años de experiencia en la fabricación de herramientas de fabricación de precisión y el mecanizado correspondiente de "aceros para herramientas, aceros de alta aleación y exóticos", señaló Baeumler. Pero, agregó, la empresa no tenía nociones preconcebidas de cómo construir herramientas de punto cero y no creía que el enfoque habitual tuviera mucho sentido.

Empujar contra el tirador con una varilla o una cuña limita la cantidad de área de contacto, afirmó Baeumler, a "una fracción de lo que logramos con un yugo alrededor. También pensamos que dicho sistema debería ser autocentrante, pero somos los única compañía que tira del diámetro exterior de los tiradores", continuó. "Todo en nuestro enfoque conduce al centro. Así es como obtenemos una precisión y repetibilidad increíbles".

¿Qué tan preciso y repetible? La base DynoLock cuenta con la mejor herramienta en el centro con una precisión de ±13 µm con una repetibilidad de 5 µm. E incluye un orificio central rectificado de precisión, lo que facilita que una sonda de máquina ubique la base.

Estos son números excelentes. Pero los sistemas de la competencia reclaman resultados iguales o similares. Schunk cita una repetibilidad de 5 µm para el Vero S; Erowa enumera 3 µm para su MTS2.0. Tendría que considerar la confiabilidad a largo plazo de los diferentes enfoques (p. ej., qué tan bien se sellan contra las virutas, qué tan bien se integran con otros accesorios y consideraciones de automatización), para estar seguro de cualquier decisión.

Es difícil hacer distinciones claras con respecto a la fuerza de sujeción. Mate dijo que la fuerza requerida para separar la herramienta superior de la base es mayor a 22 kN en su sistema 52 (siendo 52 mm la distancia entre los centros de los tiradores) y 26 kN en la base 96. Schunk citó una fuerza de tracción de 8 kN para el Vero S con sujeción de resorte normal. Pero la empresa, al igual que otros proveedores de "aire para abrir", también ofrece una función "turbo" que utiliza presión neumática para aumentar la fuerza de sujeción. En este caso, se dice que el turbo proporciona 28 kN.

También puede usar más de una base para mantener presionado un dispositivo determinado. De hecho, dijo Zaya, "probablemente del 75 al 80 por ciento de nuestras ventas... tienen dos o más mandriles" (término de Big Daishowa para la base). Esto, por supuesto, requiere múltiples perillas en el dispositivo, y "las perillas sirven para diferentes propósitos. La primera, la perilla principal, es lo que llamamos la perilla SBA, o nuestra perilla redonda", explicó Zaya. "Esto nos da nuestra ubicación de referencia maestra que tiene la repetibilidad en los ejes X e Y. Si usa dos mandriles, necesita una perilla secundaria, que se llama SBB. Esta es una perilla de diamante, lo que significa que el cono de ubicación cónica ha sido alivia y solo hace contacto en dos puntos. Por lo tanto, controla la orientación del accesorio sobre la línea central de la perilla A y lo alinea paralelo a sus ejes X o Y, no a ambos".

Más allá de las dos perillas, Big Daishowa agrega perillas "SBC" en las que "el cono de ubicación cónico ha sido completamente aliviado a lo largo de todo su diámetro. Por lo tanto, solo proporciona fuerza de retención, no hay función de ubicación ni orientación", señaló Zaya.

Para luminarias más grandes, simplemente puede agregar más perillas C, multiplicando así la fuerza de retención. Como era de esperar, el "espacio de mandril a mandril, o de perilla a perilla, debe ser bastante preciso", dijo Zaya. Agregó que la tolerancia para la mayoría de las aplicaciones es de ±10 µm, y "la mayoría de los talleres de maquinaria modernos pueden mantener ese nivel de precisión. Si quieren una mayor precisión, pueden optar por rectificadoras de plantillas y rectificadoras de accesorios".

UNILOCK no se basa únicamente en los subprocesos para la ubicación, según Zaya. "La perilla tiene un piloto de ubicación, que luego entra en un orificio de ubicación de precisión".

Por su parte, Mate muele con precisión un anillo alrededor del tirador y un ID correspondiente en la parte inferior de la base. Póngalos juntos, dijo Baeumler, y "obtiene la precisión de la construcción de la base, comunicándose directamente con la precisión de la construcción del perno de tracción, que está unido al tornillo de banco. Tira de todo eso hacia el centro y se obtiene una asombrosa repetibilidad y precisión del producto".

Los usuarios a menudo pueden beneficiarse de la sujeción de punto cero al agregar un tirador/perilla compatible a los accesorios existentes. "Es muy raro que no podamos modificar el accesorio actual de un cliente para que acepte perillas UNILOCK", atestiguó Zaya. Cómo lo haga depende del accesorio, su tolerancia al riesgo y sus preferencias. De los tres métodos, contó Zaya, alrededor de dos tercios taladran un agujero a través de la lámpara (de arriba hacia abajo) para que un perno superior pueda jalar la perilla hasta su posición. Esto le da la posibilidad de quitar el accesorio incluso si pierde presión de aire, dejando la perilla cautiva en el mandril/base.

El otro tercio elige uno de los dos métodos para asegurar la perilla desde la parte inferior, dijo Zaya, ya sea porque el accesorio no tiene suficiente espacio en la parte superior para el método preferido o porque quieren hacer todo desde un lado.

"Cuando se conecta desde la parte inferior, no tiene que preocuparse por voltear la pieza o el accesorio para hacer un avellanado para un perno", explicó. "Es más una estrategia de conveniencia y/o ahorro de costos para hacerlo desde abajo".

La sujeción de piezas de punto cero contribuye a la automatización por la misma razón que ayuda a la configuración inicial. Ya sea que mueva una pieza a un accesorio repetible con un humano o un robot, puede estar tan seguro de mecanizarla como lo permitan las tolerancias de sujeción. Y, como hemos visto, estas tolerancias son estrechas.

Puede conectar perillas a prácticamente cualquier tipo de accesorio. Por lo tanto, podría estar cargando automáticamente prensas individuales, lápidas o paletas que contienen múltiples accesorios. Con el arreglo automático usual de resorte para sujetar, aire para liberar, su máquina puede programarse para asegurar automáticamente cada accesorio cuando el robot lo coloca.

Pero, advirtió Zaya, no puede confiar en el estado de la abrazadera a menos que tenga un circuito de retroalimentación adicional. Por ejemplo, la máquina "sabría" que solicitó el aire comprimido para liberar el mandril para recibir la siguiente pieza, pero no sabría que esto realmente ocurrió a menos que un circuito separado confirmara el estado abierto. Si bien Big Daishowa puede agregar tales funciones, señaló Zaya, la mayoría de los clientes no se inclinan inmediatamente por este nivel de automatización.

La mayoría de los talleres comienzan con herramientas de punto cero que facilitan la configuración y las posicionan para una mayor automatización más adelante. Otro camino intermedio que está ganando popularidad es usar herramientas de punto cero para construir palets fuera de línea y luego cargar los palets con un robot. En tal disposición, la sujeción manual de Mate también funcionaría. Baeumler hizo referencia a una demostración de IMTS en la que la licitación de piezas robóticas de Nikken (el 10DER) movió paletas desde una torre de paletas de cuatro lados a un centro de mecanizado. En un guiño a la interoperabilidad, las herramientas de punto cero en las paletas provinieron de diferentes proveedores, incluido Mate.

En un giro quizás irónico, Zaya también señaló que las máquinas de cinco ejes (que por lo demás son más versátiles) no son adecuadas para dispositivos de punto cero automatizados. Porque "en la mayoría de las máquinas de cinco ejes, se trata de múltiples ejes rotativos. Por lo tanto, en la mayoría de los casos es imposible tener líneas de aire conectadas al sistema".

Big Daishowa ofrece sistemas manuales para tales aplicaciones. Zaya agregó que las máquinas de cinco ejes también suelen presentar problemas de espacio libre. La mejor solución, sugirió, es "elevar la pieza de la mesa, lo que le da mucho más espacio para respirar alrededor del cabezal y el eje de la máquina, así como también de la mesa".

Cerremos con el tornillo de banco que realmente sostiene la pieza de trabajo en la base. Idealmente, también sería autocentrante, altamente preciso y repetible: tres beneficios que Baeumler afirma que DynoGrip de Mate ofrece en un grado "el mejor en su clase". El DynoGrip sujeta la pieza dentro de los 15 µm del centro perfecto, repetible dentro de los 10 µm. Baeumler dijo que eso se debe en parte a que Mate fabricó el tornillo de avance internamente, utilizando acero para herramientas que está "adecuadamente endurecido y recubierto con carbonitruro de titanio". El tornillo tiene un paso fino de 1,5 mm y una rosca trapezoidal, agregó, produciendo un empuje fuerte y constante.

Pero la característica más importante, según Baeumler, es mecanizar los lados derecho e izquierdo del tornillo de avance desde el mismo punto muerto superior. "De esa manera controlamos dónde comienza y termina, y sabemos dónde está la parte superior cronometrada del tornillo de avance", explicó. "Hacemos lo mismo con el ID del empujador, de modo que sabemos dónde está el punto muerto superior de esa rosca. Juntas, estas dos cosas facilitan llegar con precisión al centro del tornillo de banco cuando se ensambla, porque controlamos cada elemento de variabilidad. "

Finalmente, Baeumler describió que el tornillo de banco tiene un diseño "anti-levantamiento", lo que significa que el empujador y la mordaza ejercen una fuerza hacia abajo sobre la pieza de trabajo mientras la sujetan. Eso contrasta con la física natural de un tornillo de banco, que tiende a levantar una parte. Con los mejores proveedores de sujeción de trabajos de punto cero, el impulso es hacia una calidad cada vez mejor.

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