Las reglas de selección de herramientas de plegadora

May 20, 2023

Figura 1El herramental tiene un efecto dramático en la precisión de las piezas formadas.

Muchos consideran que las herramientas de la plegadora son un accesorio menor en el conformado de metales cuando, de hecho, es todo lo contrario. Aunque las prensas plegadoras se han convertido en máquinas multiejes de alta precisión con características de autoestabilización, el herramental es todo lo que realmente toca la pieza durante el doblado (verFigura 1).

La línea se ha desdibujado entre las herramientas estándar RFA, New Standard, europeas y americanas. Muchas características necesarias para el plegado de alto rendimiento han migrado a todos los tipos de herramientas. Independientemente del estilo de herramientas y sujeción que elija, asegúrese de que cumpla con al menos 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 la pieza sin calces u 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 manejar.

Instalación autosuficiente. Debería poder cargar las herramientas con el ariete hacia arriba. El sistema portaherramientas debe sostener múltiples piezas en su lugar hasta que se aplique la presión de sujeción (verFigura 2).

Auto-asiento. A medida que se aplica la presión de sujeción, los punzones se elevan mecánicamente hasta su posición. Esto elimina la necesidad de colocar el punzón en el troquel durante la configuración.

Carga frontal. Debería poder instalar herramientas desde la parte delantera de la máquina. Esto acorta el tiempo de configuración porque ya no necesita perder tiempo deslizando herramientas desde el extremo de la prensa plegadora. En la mayoría de los casos, la carga frontal también elimina la necesidad de montacargas 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 del tope trasero y los dispositivos de seguridad permanecen en una posición común. Y debido a que las herramientas se fabrican a las mismas alturas, puede agregar piezas listas para usar y asegurarse de que coincidan con sus herramientas existentes.

Muchas herramientas de plegadora de alta calidad se fabrican con estándares métricos. Entonces, un tamaño nominal de 0.250 pulg. La apertura en V es en realidad de 6 mm, o 0,236 pulgadas. Además, las curvas en la chapa metálica tienen radios de esquina ligeramente elípticos, por lo que solo tiene que acercarse para corregirlo. Para simplificar, las dimensiones imperiales se redondean 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 la acuñación o el acuñado y adoptar el doblado por aire siempre que sea posible. Tenga en cuenta, sin embargo, que no todas las piezas pueden fabricarse utilizando las técnicas clásicas de plegado 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. Ellos hacen que funcione; pero "hacer que funcione" no es eficiente ni repetible, y puede dificultar seriamente el flujo de trabajo. Las mejores prácticas en la selección de herramientas realmente deberían tener un objetivo simple y elegante: lograr piezas de la mejor calidad en la menor cantidad de tiempo posible.

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

Por ejemplo, es posible que necesite herramientas adicionales para acortar los tiempos de configuración. Puede seguir los principios de manufactura esbelta y reconocer los beneficios de tener una biblioteca de herramientas separada para cada prensa dobladora y, por lo tanto, estar dispuesto a invertir en juegos de herramientas duplicados almacenados en las máquinas. No pierde un valioso tiempo de configuración yendo y viniendo de la caja de herramientas y en 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 (verfigura 3).

Si necesita comprar herramientas duplicadas adicionales para expandir la cuna de herramientas dedicada de cada freno, elegirlas es relativamente sencillo. A menudo encontrará estas herramientas ubicadas en lugares convenientes, si no ya en las prensas dobladoras. Busque las herramientas con el mayor desgaste, aquellas con superficies de trabajo brillantes y relucientes. Es probable que el cuerpo de las herramientas también esté limpio y brillante. Las herramientas oxidadas y sucias en la parte inferior del estante no son buenas candidatas.

Para obtener el mayor rendimiento de su inversión, elija un número mínimo 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 deben intentar seleccionar troqueles más bajos usando 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 pulg. a 0,250 pulg. de espesor.

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

En tercer lugar, evalúe el dado en V más grande que se necesita multiplicando el metal más grueso por 8. En este caso, el material más grueso de 0,250 pulgadas necesitaría el dado más grande: 0,250 × 8 = 2.

Ahora ha determinado el dado más pequeño y el más grande que necesita: 0,25 y 2 pulgadas. Para completar lo que necesita en el medio, comience con el dado 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 las 0,5 pulgadas. troquel para obtener 1,0 pulg., luego duplíquelo para obtener 2,0 pulg. Esto le da un mínimo de cuatro aberturas de troquel en V diferentes para doblar de 0,030 a 0,250 pulg. material: 0,25, 0,5, 1,0 y 2,0 pulg.

También utiliza el grosor del material para determinar el número mínimo de punzones superiores. Para materiales de 0,187 pulg. y más delgados, puede usar un punzón de cuchilla de desplazamiento agudo con un espesor de 0,04 pulg. 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 usan material más grueso y de alta resistencia, la pieza de trabajo tiende a arrugarse, agrietarse o incluso dividirse en dos cuando se usan estándares de doblado comunes en la industria. Todo se reduce a la física. Una punta de punzón angosta ejerce más fuerza en la línea de doblez; combínelo con una abertura estrecha en forma de V y las fuerzas aumentarán aún más. Para aplicaciones desafiantes, y especialmente cuando los espesores del material superan las 0,5 pulgadas, es mejor consultar a su proveedor de materiales sobre el radio recomendado de la punta del punzón.

En un mundo perfecto, debería poder seleccionar la apertura del troquel en V usando lo que llamamos la regla de 8; es decir, la abertura de la matriz en V debe ser 8 veces el espesor del material. Para determinar esto, multiplique el grosor del material por 8 y elija el troquel disponible más cercano. Entonces, si tiene un material de 0,060 pulgadas de espesor, necesita un troquel de 0,5 pulgadas (0,060 × 8 = 0,48; 0,50 pulg. es el ancho de troquel más cercano); para 0.125 pulg. material, necesita un 1-in. morir (0.125 × 8 = 1). Esta relación brinda el mejor rendimiento angular, por lo que 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 podrías 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 en aproximadamente el 16 por ciento de la abertura de la matriz en V. Entonces, si dobla el material con aire sobre un 1-in. Dado en V, su radio de curvatura interior será de aproximadamente 0,16 pulg.

Digamos que una impresión especifica 0.125 pulgadas. material. En un mundo perfecto, multiplicaría ese grosor por 8 y usaría un espesor de 1 pulgada. V morir. Suficientemente simple. Pero a muchos diseñadores de láminas de metal les gusta especificar un radio de curvatura igual al espesor del metal. ¿Qué ocurre si la impresión especifica un radio interior de 0,125 pulgadas?

Una vez más, 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-in. morir puede producir un radio de 0,160 pulg. ¿Ahora qué? Simplemente use un troquel en V más estrecho. Una de 0,75 pulgadas. die le dará un radio interior que estará cerca de 0,125 pulg. (0,75 × 0,16 = 0,12).

Se aplica un pensamiento similar para las impresiones que especifican radios de curvatura más grandes. Digamos que necesita formar acero dulce de 0,125 pulgadas de espesor a 0,320 pulgadas. radio de curvatura interior: más del doble del grosor del material. En este caso, elegiría uno de 2 pulgadas. morir, lo que produciría un radio de curvatura interior de aproximadamente 0,320 pulg. (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 su herramienta, y se pondrá en una situación muy difícil. situación insegura.

Tenga en cuenta las longitudes de las bridas al elegir los troqueles en V. La brida mínima que puede formar una matriz en V dada es aproximadamente el 77 por ciento de su apertura. Entonces, una parte que se forma sobre un 1.-in. V morir necesitará al menos un 0.77-in. brida.

A muchos diseñadores de láminas de metal les gusta ahorrar metal y especifican una brida demasiado corta, como una de 0,5 pulg. brida en 0.125 pulg. espesor del material (verFigura 4 ). De acuerdo con la regla del 8, un material de 0,125 pulgadas de espesor requiere una capa de 1 pulgada. V morir, pero ese 1-in. El dado en V requiere que la pieza de trabajo tenga una brida de al menos 0,77 pulgadas. ¿Y ahora qué? Nuevamente, puede usar un dado en V más angosto. Por ejemplo, un 0.625-in. el troquel puede formar piezas con bridas tan cortas como 0,5 pulg. (0,625 × 0,77 = 0,48, redondeando a 0,5).

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

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

Para las formas en 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, teniendo en cuenta que casi cualquier forma de punzón puede manejarlas.

Al formar estas formas en L, use un punzón que también pueda formar otras partes, 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 (verFigura 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 usar los dibujos de su proveedor de herramientas con fondos de cuadrícula para verificar manualmente la interferencia de la pieza perforada (verFigura 7).

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

Cualquier material sin soporte dentro del dado 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 doblez son pequeños, el reventón asociado también será pequeño. Además, la mayoría de las aplicaciones aceptarán cierta distorsión, por lo que no existe una regla definitiva sobre el mejor ancho de troquel en V para elegir cuando un recorte está en o cerca de una línea de doblez.

Cuando las bridas, los cortes y los ingletes están claramente demasiado cerca de la línea de pliegue para el grosor del metal, puede especificar matrices 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 doblez; el de primer plano, con el estallido revelador, se formó utilizando un troquel en V convencional; el de fondo se formó con un dado 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 doblez; sólo sus longitudes son diferentes. Puedes 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 prensa dobladora durante el (tercer) doblez final. Si está formando cajas de cuatro lados, debe elegir un punzón lo suficientemente alto como para abarcar la altura de la caja en diagonal (verFigura 10):

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

Si no hay bridas superiores (de retorno), o las bridas superiores sobresalen hacia afuera, no necesitará mucho espacio libre 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 torcer y quitar la caja después de doblarla.

Las herramientas de dobladillo pueden formar partes con bordes doblados en una sola configuración, como se muestra enFigura 11 . Solo sepa que si necesita doblar espesores superiores a 0,125 pulgadas, es posible que necesite herramientas personalizadas para acomodar 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. Los precurvados de 30 grados para los dobladillos requieren bridas mínimas un poco 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 sobre un espesor de 0,375 pulg. V, necesitaría que la brida tuviera al menos 0,431 pulg. (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, la marca es mínima y aceptable, y aumentar el radio del hombro puede reducir las marcas.

Para aplicaciones en las que no es aceptable ni siquiera un marcado mínimo, como cuando se doblan materiales prepintados o pulidos, puede usar insertos de nailon para eliminar los rayones (verFigura 12 ). El doblado sin rayones es especialmente importante para la fabricación de piezas aeronáuticas/aeroespaciales críticas, porque es difícil para los inspectores inspeccionar visualmente una pieza y diferenciar entre un rasguño y una grieta.

Las herramientas de precisión y las prensas 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 por aire forma el radio de doblado interior a un porcentaje de la abertura del troquel, y tener las herramientas adecuadas es importante. Especificar una multitud de radios diferentes 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 pueden hacer que la selección de herramientas y la operación de doblado en general sean mucho más fáciles si siguen algunas reglas básicas al diseñar piezas:

Figura 6 Ciertas formas de J tienen reglas específicas de selección de punzones. Cuando la parte superior de la pierna pequeña es igual a la parte inferior de la pierna, necesita un golpe de compensación agudo (que se muestra a la izquierda). Si la pata superior es más larga que la inferior, necesita un punzón de cuello de cisne (que se muestra a la derecha).

Abundan las excepciones a estas reglas, y cada una viene con complicaciones. Puede usar una abertura de matriz en V más angosta para doblar un radio más cerrado o una brida más corta, pero si dobla un radio demasiado agudo, corre el riesgo de arrugar la línea de doblado y exceder el tonelaje nominal para el herramental y la prensa plegadora. Puede doblar un desplazamiento más angosto, pero nuevamente, eso requiere una herramienta especial y un tonelaje de formación significativo.

Si una pieza no necesita una pestaña corta, un desfase estrecho o un radio reducido, ¿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.