Las reglas de selección de herramientas de plegadora.

Figura 1Las herramientas tienen un efecto espectacular en la precisión de las piezas formadas.

Muchos consideran que las herramientas para plegadoras son un accesorio menor en el conformado de metales, cuando en realidad es todo lo contrario. Aunque las plegadoras han evolucionado hasta convertirse en máquinas multiejes de alta precisión con características autoestabilizadoras, las herramientas son lo único que realmente toca la pieza durante el doblado (verFigura 1).

La línea entre RFA, New Standard, herramientas estándar europeas y americanas se ha desdibujado. Muchas características necesarias para el doblado de alto rendimiento han migrado a los distintos tipos de herramientas. Independientemente del estilo de herramienta y sujeción que elija, asegúrese de que cumpla al menos con algunos requisitos mínimos.

Alta precisión. Las herramientas deben fabricarse con tolerancias dentro del rango de 0,0004 pulgadas. Esto es fundamental para lograr la precisión de las piezas sin cuñas ni otros ajustes durante la configuración.

Secciones segmentadas. Estos le permiten construir varias longitudes a partir de varias piezas precortadas. Las piezas pequeñas también son más seguras y fáciles de manipular.

Instalación autoportante. Debería poder cargar las herramientas con el ariete levantado. El sistema de sujeción de herramientas debe mantener múltiples piezas en su lugar hasta que se aplique la presión de sujeción (verFigura 2).

Autoasiento. A medida que se aplica presión de sujeción, los punzones se levantan mecánicamente hasta su posición. Esto elimina la necesidad de introducir el punzón en el troquel durante la instalación.

Carga frontal. Debería poder instalar herramientas desde la parte frontal de la máquina. Esto acorta el tiempo de configuración porque ya no necesita perder tiempo deslizando herramientas desde el extremo de la plegadora. En la mayoría de los casos, la carga frontal también elimina la necesidad de carretillas elevadoras y puentes grúa.

Tamaños estándar. Las herramientas de altura común pueden reducir la necesidad de ajustes de la máquina al cambiar de trabajo. Los brazos de soporte delanteros, las alturas de los topes traseros y los dispositivos de seguridad permanecen en una posición común. Y como las herramientas se fabrican a la misma altura, puede agregar piezas disponibles en el mercado y asegurarse de que coincidan con sus herramientas existentes.

Muchas herramientas plegadoras de alta calidad se fabrican según estándares métricos. Entonces, un tamaño nominal de 0,250 pulgadas. La abertura en V es en realidad de 6 mm o 0,236 pulgadas. Además, las curvaturas de la chapa metálica tienen radios de esquina ligeramente elípticos, por lo que sólo hay que acercarse para hacerlo correctamente. Para simplificar, las dimensiones imperiales están redondeadas en este artículo.

Tenga en cuenta que la discusión que sigue se centra en la flexión del aire, y por una buena razón. La tendencia es abandonar el tocar fondo o acuñar y adoptar la curvatura por aire siempre que sea posible. Sin embargo, tenga en cuenta que no todas las piezas se pueden producir utilizando las técnicas clásicas de curvado por aire.

Figura 2Las herramientas se mantienen en su lugar mientras el mecanismo de sujeción está abierto.

Los operadores de toda la industria utilizan herramientas muy diferentes para fabricar piezas de calidad similar o idéntica. Muchos operadores fabrican piezas aceptables con herramientas incorrectas porque no tienen acceso a las herramientas correctas. Lo hacen funcionar; pero “hacer que funcione” no es eficiente ni repetible, y puede obstaculizar seriamente el flujo de trabajo. Las mejores prácticas en la selección de herramientas realmente deberían tener un objetivo elegantemente simple: lograr piezas de la mejor calidad en el menor tiempo posible.

Un taller de mantenimiento necesitará y utilizará herramientas de plegadora diferentes a las que necesitará un fabricante personalizado. Entonces, antes de profundizar en detalles, identifique sus necesidades y limitaciones presupuestarias.

Por ejemplo, es posible que necesite herramientas adicionales para acortar los tiempos de configuración. Podría seguir los principios de manufactura esbelta y reconocer los beneficios de tener una biblioteca de herramientas separada para cada plegadora y, por lo tanto, estar dispuesto a invertir en juegos duplicados de herramientas almacenadas en las máquinas. No perderá un valioso tiempo de preparación yendo y viniendo del almacén de herramientas y otros lugares buscando las herramientas correctas. Un beneficio adicional aquí es que la compatibilidad del estilo de herramienta de una máquina a otra ya no es necesaria, porque las herramientas tienden a permanecer con la máquina prevista (consultefigura 3).

Si necesita comprar herramientas duplicadas adicionales para ampliar la caja de herramientas dedicada de cada freno, elegirlas es relativamente sencillo. A menudo encontrará estas herramientas ubicadas en lugares convenientes, si no ya en las plegadoras. Busque las herramientas con mayor desgaste: aquellas con superficies de trabajo brillantes y brillantes. Es probable que el cuerpo de las herramientas también esté limpio y brillante. Las herramientas oxidadas y sucias en el fondo del estante no son candidatas probables.

Para aprovechar al máximo su inversión, elija una cantidad mínima de troqueles inferiores que cubran toda la gama de espesores de metal que forma su taller. Los talleres con poco conocimiento tribal, aplicaciones imprevistas y presupuestos limitados deberían intentar seleccionar troqueles más bajos utilizando la regla de 8×2.

Primero, determine el rango de espesores de metal que desea doblar. Por ejemplo, es posible que necesite doblar material de 0,030 a 0,250 pulgadas de espesor.

En segundo lugar, evalúe el troquel en V más pequeño necesario multiplicando el metal más delgado por 8. En este caso, 0,030 pulgadas. El material necesitaría el troquel más pequeño, por lo tanto: 0,030 × 8 = 0,24, que redondearemos a 0,25.

En tercer lugar, evalúe el troquel V más grande necesario multiplicando el metal más grueso por 8. En este caso, el material más grueso de 0,250 pulgadas necesitaría el troquel más grande: 0,250 × 8 = 2.

Ahora ha determinado el troquel más pequeño y el más grande que necesita: 0,25 y 2 pulgadas. Para completar lo que necesita en el medio, comience con el troquel en V más pequeño y duplique su tamaño. En este caso, eso le da 0,5 pulgadas. morir (0,25 × 2 = 0,5). A continuación, duplique los 0,5 pulgadas. Muere para obtener 1,0 pulgadas, luego duplica eso para obtener 2,0 pulgadas. Esto te da un mínimo de cuatro aberturas diferentes de troquel en V para doblar de 0,030 a 0,250 pulgadas. Material: 0,25, 0,5, 1,0 y 2,0 pulgadas.

También se utiliza el espesor del material para determinar el número mínimo de punzones superiores. Para materiales de 0,187 pulgadas y más delgados, puede utilizar un punzón de cuchilla desplazado agudo con una punta de 0,04 pulgadas. radio. El ángulo agudo permite doblar más de 90 grados y el desplazamiento le permite formar formas en J. Para manejar las fuerzas más altas al formar material entre 0,187 y 0,5 pulgadas de espesor, considere un punzón recto con aproximadamente 0,120 pulgadas. radio.

figura 3Las cunas de herramientas en cada máquina ahorran tiempo de configuración.

Tenga en cuenta que para algunas aplicaciones, incluidas aquellas que utilizan materiales más gruesos y de alta resistencia, la pieza de trabajo tiende a arrugarse, agrietarse o incluso dividirse en dos cuando se utilizan estándares de doblado comunes de la industria. Todo se reduce a la física. Una punta de punzón estrecha ejerce más fuerza en la línea de plegado; combine eso con una abertura estrecha en forma de V y las fuerzas aumentarán aún más. Para aplicaciones desafiantes, y especialmente cuando los espesores del material son superiores a 0,5 pulgadas, es mejor consultar a su proveedor de material sobre el radio recomendado de la punta del punzón.

En un mundo perfecto, deberías poder seleccionar la apertura del troquel en V usando lo que llamamos la regla del 8; es decir, la abertura del troquel en V debe ser 8 veces el espesor del material. Para determinar esto, multiplique el espesor del material por 8 y elija el troquel disponible más cercano. Entonces, si tiene material de 0,060 pulgadas de espesor, necesita un troquel de 0,5 pulgadas (0,060 × 8 = 0,48; 0,50 pulgadas es el ancho de troquel más cercano); para 0,125 pulgadas. material, necesita un 1 pulg. morir (0,125 × 8 = 1). Esta relación proporciona el mejor rendimiento angular, razón por la cual muchos lo llaman el “punto óptimo” para la selección de troqueles en V. La mayoría de los gráficos de flexión publicados se centran en esta fórmula.

¿Suficientemente simple? Bueno, sería en ese mundo perfecto, y se podría vivir en ese mundo perfecto si los diseñadores de chapa siempre siguieran la regla del 8. Pero, por desgracia, en el mundo real abundan las excepciones.

Cuando se dobla con aire acero dulce, el radio de curvatura interior se forma aproximadamente en el 16 por ciento de la abertura del troquel en V. Entonces, si dobla el material con aire en un espesor de 1 pulgada. V troquel, su radio de curvatura interior será de aproximadamente 0,16 pulgadas.

Digamos que una impresión especifica 0,125 pulgadas. material. En un mundo perfecto, multiplicarías ese grosor por 8 y usarías 1 pulgada. V muero. Suficientemente simple. Pero a muchos diseñadores de chapa les gusta especificar un radio de curvatura igual al espesor del metal. ¿Qué pasa si la impresión especifica un radio interior de 0,125 pulgadas?

Nuevamente, el material se dobla con aire en un radio interior que es aproximadamente el 16 por ciento de la abertura del troquel. Esto significa que su 1 pulg. El troquel puede producir un radio de 0,160 pulgadas. ¿Y ahora qué? Simplemente use un troquel en V más estrecho. Un 0,75 pulgadas. El troquel le dará un radio interior cercano a 0,125 pulgadas (0,75 × 0,16 = 0,12).

Se aplica una idea similar a las impresiones que especifican radios de curvatura más grandes. Supongamos que necesita formar acero dulce de 0,125 pulgadas de espesor hasta 0,320 pulgadas. Radio de curvatura interior: más del doble del espesor del material. En este caso, elegiría uno de 2 pulgadas. troquel, lo que produciría un radio de curvatura interior de aproximadamente 0,320 pulgadas (2 × 0,16).

Hay límites para esto. Por ejemplo, si descubre que para lograr el radio de curvatura interior especificado necesita una abertura de matriz en V que sea menos de cinco veces el espesor del metal, comprometerá la precisión angular, posiblemente dañará la máquina y sus herramientas, y se pondrá en una situación muy complicada. situación insegura.

Tenga en cuenta las longitudes de las bridas al elegir sus troqueles en V. El reborde mínimo que puede formar una matriz en V determinada es aproximadamente el 77 por ciento de su apertura. Entonces, una pieza que se forma sobre 1.-pulg. El troquel V necesitará al menos 0,77 pulgadas. brida.

A muchos diseñadores de chapa les gusta ahorrar metal y especificar una brida que sea demasiado corta, como una de 0,5 pulgadas. brida en 0,125 pulg. espesor del material (verFigura 4 ). Según la regla del 8, un material de 0,125 pulgadas de espesor requiere un espesor de 1 pulgada. V muere, pero ese 1 pulg. El troquel V requiere que la pieza de trabajo tenga una brida de al menos 0,77 pulgadas. ¿Y ahora qué? Nuevamente, puedes usar un troquel en V más estrecho. Por ejemplo, un 0,625 pulgadas. El troquel puede formar piezas con bridas tan cortas como 0,5 pulgadas (0,625 × 0,77 = 0,48, redondeando a 0,5).

Figura 4 En un mundo perfecto, elegirías un 1-in. Muere para formar esta pieza de 0,125 pulgadas de espesor. Pero considerando la longitud de brida especificada, necesitará una matriz más estrecha.

Esto también tiene límites. Al igual que con los radios de curvatura interiores ajustados, si una brida requiere un ancho de troquel inferior a cinco veces el espesor del material, experimentará problemas de precisión angular, causará posibles daños a la máquina y sus herramientas, y se pondrá en peligro.

Para las formas de L las reglas son... no hay reglas. Casi cualquier forma de punzón funcionará. Por lo tanto, al seleccionar punzones para un grupo de piezas, siempre debe considerar estas piezas en forma de L al final, considerando que casi cualquier forma de punzón puede manejarlas.

Al formar estas formas de L, utilice un punzón que también pueda formar otras piezas, en lugar de agregar herramientas innecesarias a la biblioteca. Recuerde, al especificar herramientas, siempre es mejor menos, no solo para minimizar el costo de las herramientas, sino también para reducir el tiempo de configuración al reducir la cantidad de formas de herramientas necesarias en el taller (consulteFigura 5).

Otras formas requieren reglas específicas para la selección de punzones. Por ejemplo, al formar formas J, las reglas son (verFigura 6):

Como puede ver, las reglas de selección de punzones se ocupan principalmente de la interferencia de la pieza de trabajo, y aquí es donde el software de simulación de plegado puede desempeñar un papel importante. Si no tiene acceso al software de simulación de plegado, puede utilizar los dibujos de su proveedor de herramientas con fondos de cuadrícula para verificar manualmente la interferencia de la pieza perforada (consulteFigura 7).

Si está utilizando un conjunto de herramientas convencional, necesitará usar dos ciclos de ariete para formar compensaciones o formas en Z. Para estas formas, las reglas son (verFigura 8):

Cualquier material sin soporte dentro del troquel en V está sujeto a deformación; En agujeros y otros recortes, esta deformación se manifiesta como reventones (verFigura 9 ). Cuando los agujeros cerca de las líneas de curvatura son pequeños, la explosión asociada también será pequeña. Además, la mayoría de las aplicaciones aceptarán cierta distorsión, por lo que no existe una regla definitiva sobre el mejor ancho de matriz en V para elegir cuando un corte está en o cerca de una línea de doblez.

Cuando las pestañas, los recortes y los ingletes están claramente demasiado cerca de la línea de plegado para el espesor del metal, puede especificar troqueles tipo balancín. Los balancines giran y sostienen el material durante todo el proceso de doblado y, por lo tanto, eliminan el reventón.

La Figura 9 muestra piezas idénticas con cortes cerca de las líneas de plegado; el del primer plano, con el revelador reventón, se formó usando un troquel en V convencional; el de fondo se formó con un troquel tipo balancín. También tenga en cuenta que los dos óvalos de la izquierda tienen el mismo ancho (de adelante hacia atrás) y están a la misma distancia de la línea de plegado; sólo sus longitudes son diferentes. Se puede ver claramente más explosión en el óvalo más largo.

La altura del punzón se vuelve crítica cuando se forman cajas de tres y cuatro lados. En algunos casos, los punzones cortos pueden formar cajas de tres lados si un lado formado puede colgar del costado de la plegadora durante la curva final (tercera). Si está formando cajas de cuatro lados, debe elegir un punzón lo suficientemente alto como para abarcar la altura de la caja en diagonal (consulteFigura 10):

Figura 5Para muchas piezas, la forma del punzón no provoca ninguna restricción de flexión.

Si no hay bridas superiores (de retorno), o si las bridas superiores sobresalen hacia afuera, no necesitará mucho espacio entre el punzón superior y el troquel inferior para retirar la pieza después de doblarla. Pero si tiene bridas de retorno (bridas superiores que sobresalen hacia adentro) en los cuatro lados, necesita suficiente espacio para girar y quitar la caja después de doblarla.

Las herramientas para doblar dobladillos pueden formar piezas con bordes doblados en una sola configuración, como se muestra enFigura 11 . Sólo tenga en cuenta que si necesita hacer dobladillos con espesores superiores a 0,125 pulgadas, es posible que necesite herramientas personalizadas para adaptarse a las fuerzas excesivas requeridas.

Las reglas de selección de apertura de matriz en V aquí son básicamente las mismas que para las herramientas de doblado estándar. Las curvaturas previas de 30 grados para los dobladillos requieren pestañas mínimas algo más largas (al 115 por ciento de la abertura del troquel en V seleccionada) debido a los ángulos agudos. Por ejemplo, si está formando material por encima de 0,375 pulgadas. V muere, necesitarás que la brida mida al menos 0,431 pulgadas (0,375 × 1,15).

Casi todas las herramientas típicas de doblado con matriz en V dejan algunas marcas en la pieza, simplemente porque el metal se introduce en la matriz mientras se dobla. En la mayoría de los casos, las marcas son mínimas y aceptables, y aumentar el radio del hombro puede reducir las marcas.

Para aplicaciones donde ni siquiera una marca mínima es aceptable, como cuando se doblan materiales prepintados o pulidos, puede usar inserciones de nailon para eliminar rayones (consulteFigura 12 ). La flexión sin rayones es especialmente importante para la fabricación de piezas críticas para aviones/aeroespaciales, porque a los inspectores les resulta difícil inspeccionar visualmente una pieza y diferenciar entre un rayado y una grieta.

Las herramientas de precisión y las plegadoras de hoy en día pueden alcanzar niveles de precisión sin precedentes. Y con las herramientas adecuadas y el material consistente, una operación de plegadora puede doblar una brida a un ángulo específico con un radio de curvatura interior específico. Pero nuevamente, el doblado con aire forma el radio de curvatura interior en un porcentaje de la apertura del troquel, y tener las herramientas adecuadas es importante. La especificación de una multitud de radios diferentes y con tolerancias estrictas aumentará los costos de herramientas. Y cuantas más herramientas necesite, más cambios tendrá, lo que aumenta aún más los costos.

Dicho esto, los diseñadores de piezas de chapa metálica pueden facilitar mucho la selección de herramientas y la operación general de plegado si siguen algunas reglas básicas al diseñar piezas:

Figura 6 Ciertas formas de J tienen reglas específicas de selección de punzones. Cuando la pierna pequeña arriba es igual a la pierna inferior, necesitas un puñetazo compensado agudo (como se muestra a la izquierda). Si la pierna levantada es más larga que la pierna inferior, necesitará un golpe de cuello de cisne (como se muestra a la derecha).

Abundan las excepciones a estas reglas y cada una de ellas conlleva complicaciones. Puede usar una abertura de matriz en V más angosta para doblar un radio más estrecho o una brida más corta, pero si dobla un radio demasiado agudo, corre el riesgo de arrugar la línea de doblez y exceder el tonelaje nominal de las herramientas y la plegadora. Puede doblar un desplazamiento más estrecho, pero nuevamente, eso requiere una herramienta especial y un tonelaje de conformado significativo.

Si una pieza no necesita un reborde corto, un desplazamiento estrecho o un radio estrecho, ¿por qué complicar las cosas? Siga estas tres reglas simples y mejorará el rendimiento angular, acortará el tiempo de configuración y reducirá el costo de la herramienta.

Paul LeTang es gerente de producto, plegadora/herramientas en Bystronic Inc.