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Cómo una punzonadora actúa como una prensa dobladora

Figura 1
Esta pieza cortada y formada fue creada por completo en una sola configuración en una punzonadora. Los avances en los diseños de herramental y de máquinas lo hacen posible.

Algunos rehúyen usar herramientas de formado en una punzonadora, especialmente quienes crean formas altas como pestañas, e históricamente tienen una buena razón para sentirse temerosos. El formado en punzonadoras mecánicas antiguas generaba problemas, principalmente debido a los ajustes mecánicos manuales que tenían que hacerse al herramental. Además, mucho formado simplemente no era posible, porque las máquinas mecánicas eran accionadas con un volante, por lo que no había forma de mantener la cortina abajo.

Sincronizar cada cosa podía volverse complejo, y no era inusual ver objetos colgando—herramientas jalando el material hacia arriba durante su carrera de retorno. Con frecuencia no le daban la forma exacta que usted necesitaba. La idea detrás de las herramientas de formado era (y sigue siendo) realmente elegante, debido a que le permiten eliminar esas costosas operaciones secundarias de formado. Sin embargo, si usted regularmente tiene choque de herramientas en su operación primaria de punzonado, muchos de esos ahorros se escapan por la ventana.

Tanto las punzonadoras como sus herramientas se han vuelto más precisas con los años. La hidráulica de las punzonadoras le da control sobre la posición de la herramienta, permitiéndole programar las alturas libres que usted necesita para hacer varias operaciones de formado. Debido a que los punzones ya no necesitan hacer una carrera de retorno completa, usted puede hacer formas complejas—con una herramienta de disco, una herramienta articulada, una herramienta dobladora, o cualquier otra cosa—de manera mucho más confiable (vea las Figuras 1 y 2). Por ejemplo, una punzonadora puede bajar una he-rramienta de disco a la posición exacta requerida para formar rebordes, y usted puede usar herramientas de rodillo que le permiten crear ensanchamientos alrededor de agujeros en cualquier otro lugar a la altura exacta que usted necesite.

La transición de punzonadoras mecánicas a hidráulicas ocurrió hace años, pero dos innovaciones recientes han abordado algunos retos remanentes. Uno tiene que ver con la programación, mientras que el otro se relaciona con la producción de formas más altas, como pestañas de más de una o dos pulgadas de alto. Las punzonadoras actuales pue-den crear dobleces en chapa metálica que hasta hace poco sólo podía producir una prensa dobladora.

Nuevos diseños de punzonadoras

Para formar en una punzonadora convencional de torreta, usted podría tener una separación de sólo 0.984 pulgadas, o incluso menos. Parte de ese espacio es ocupado por el dado de formado, el cual levanta el material ligeramente, y luego está el espesor del material. Algunas herramientas le permiten usar una porción significativa de esa separación, pero como regla, usted puede hacer formas confiables en un espacio que es sólo el 50 por ciento de la separación total menos el espesor del material. Eso no es mucho.

Sin embargo, los nuevos diseños de punzonadora tienen separaciones que toman en cuenta el formado. Algunos sistemas hacen lugar hasta para 3 pulgadas de espacio de formado desde el dado inferior hasta el punzón superior. Esto permite formado y doblado significativo, como pestañas de hasta 3 pulgadas de alto. Y si la pestaña se dobla a menos de 90 grados complementarios (como se muestra en la Figura 1), las dimensiones de la pestaña pueden ser incluso más largas.

Estas prensas no tienen la configuración de torreta tradicional, sino que usan lo que se conoce como un diseño de cambiador de herramientas. En un diseño de torreta estándar, la chapa se mueve entre las torretas superior e inferior. Esto ofrece un cambio rápido de herramientas, por supuesto—es por eso que se inventaron las torretas—pero al mismo tiempo, el diseño inherentemente limita el espacio, lo que en algunos casos causa problemas con la interferencia de partes. Simplemente es algo inherente de estas máquinas.

En la punzonadora estilo cambiador de herramientas, el carrusel inferior está debajo de la mesa de cepillos, y los dados salen y se retraen a través de la rampa de dados según se necesite entre las ope-raciones y durante éstas. Esto significa que los dados se mueven hacia abajo y salen, lo cual es importante para muchas operaciones de formado. Por ejemplo, formar una rendija implica un dado de embutido alto, que puede rayar el material conforme éste es movido alrededor de la mesa. La máquina cambiadora de herramientas evita esto al permitir que el dado se mueva hacia abajo y salga entre un golpe y otro.

Cómo funcionan las herramientas dobladoras de la punzonadora

Todo esto abre la puerta para más posibilidades de formado, y no sólo para rebordes, rendijas y otras formas cortas, sino también el tipo de pestañas altas que usted normalmente formaría en una prensa dobladora (vea la Figura 3). El punzón y dado de doblado en una punzonadora son un híbrido entre un doblador de paneles y una prensa dobladora, mezclados con algunos atributos únicos. El punzón se ve un poco como una he-rramienta de retención miniatura en un doblador de paneles, mientras que el dado tiene una geometría en V como la que encontraría en un dado de prensa dobladora (vea la Figura 4).

El cuerpo del dado se parece un poco a un Pac-Man viendo hacia arriba, y realmente gira durante el doblez. Esta rotación pliega la pieza de trabajo contra un punzón superior estacionario, y el grado de rotación del dado determina el ángulo de doblez (vea la Figura 5). Los radios que puede lograr dependen del diseño del dado en V, el cual puede ser determinado al ordenar la herramienta con el fabricante. O, si necesita lograr un cierto radio, como para un doblez de radio profundo, el dado gira a ciertos ángulos para sacudir el metal conforme la pieza se mueve progresivamente hacia adelante. Es un doblado a sacudidas, estilo punzón.

Figura 2
La capacidad de controlar el movimiento de la cortina del punzón ha abierto la puerta a más posibilidades de formado en la punzonadora.

Las tolerancias son sumamente altas, tanto en la precisión de posicionamiento de la máquina como en la precisión de maquinado de la herramienta, similar a las tolerancias disponibles en una prensa dobladora moderna con herramental de precisión. Los operadores de prensa también pueden introducir cambios en el espesor. Digamos que un lote de material está en el extremo inferior de la ventana de tolerancia de espesor, mientras que el siguiente lote está en el extremo superior, como por ejemplo 0.055 pulgadas para un lote y 0.061 pulgadas para otro lote. Esto puede hacer la diferencia en el ángulo de doblez, pero mientras que el operador revisa el espesor de la chapa y hace el cambio de parámetro en el programa, la máquina puede darse cuenta de esto. Se hace un cambio en el código del programa (usualmente en la línea G06) que le dice a la cortina hasta dónde llegar antes de hacer sus operaciones.

Además de la limitación de 3 pulgadas de altura, hay que considerar otras restricciones. A diferencia de un operador de prensa dobladora, una punzonadora no puede voltear una parte, así que una parte con dobleces tanto positivos como negativos puede causar problemas. Además, el ángulo de doblez usualmente está limitado a 90 grados o menos; doble-ces agudos mayores a 90 grados complementarios no son prácticos, en general (dependiendo del herramental que usted tenga). Y, debido a las limitaciones de tonelaje, el material sólo puede ser muy grueso. Esto varía, dependiendo de su punzonadora y herramental, pero típicamente es de hasta alrededor de 0.118 pulgadas.

Estrategias de programación

Cuando usted dobla en una punzonadora, abundan sus opciones de programación. Tradicionalmente, usted programa la secuencia de formado en un punto donde no interfiera con otra parte. Usualmente, esto significa que usted está formando cerca del final de una secuencia de punzonado de un nido, después de que se ha concluido la mayor parte o todo el punzonado de parte plana.

En este punto, usted puede decidir doblar todas las pestañas en una parte a la vez. Corta el perfil, dejando lengüetas conectadas al nido para asegurar la estabilidad de la parte; dobla la pestaña; luego hace el punzonado final para cortar las lengüetas y liberar la parte para que pueda deslizarse por la rampa. Esta estrategia puede funcionar bien si usted desea evacuar la parte formada del nido lo más pronto posible para evitar colisiones con las herramientas.

De manera alternativa, usted puede punzonar los perfiles (menos el material para las lengüetas) en partes múltiples—digamos, todas las partes en una hilera—forma los dobleces, luego los manda por la rampa con los punzones finales que cortan las lengüetas. Esta estrategia reduce el número de cambios de herramienta y por lo tanto reduce el tiempo del ciclo, pero sólo funciona si no hay peligro de interferencia entre las pestañas y el herramental.

Las lengüetas mantienen la parte estable durante el doblado, pero dónde pone usted exactamente esas lengüetas, su ancho, cuántas, y cómo son cortadas depende de las geometrías de las pestañas. Algunas piezas pueden requerir sólo unas cuantas lengüetas o incluso sólo una en una sección plana de la parte. Otras veces, la operación de doblado en sí puede romper las lengüetas. Esto puede ser útil en el doblado a sacudidas. Durante dicha secuencia, las micro-lengüetas que mantienen la parte en su lugar se rompen, y después de la última sacudida, la parte se libera y se desliza por la rampa.

La programación también necesita tomar en cuenta cómo se deslizan exac-tamente estas partes por la rampa. Por ejemplo, si una parte grande y pesada con una pestaña alta se desliza incorrectamente por la rampa, su aterrizaje puede ser lo suficientemente brusco para cambiar ligeramente sus ángulos de doblez; o puede caer sobre otras partes formadas con suficiente fuerza para cambiar sus ángulos de doblez. Usted puede superar estos problemas haciendo cambios al programa.

El software hace la diferencia

Es posible programar manualmente todas estas variables, pero puede ser complicado y tardado. Hay que considerar infinidad de detalles, incluyendo hacia dónde girar la herramienta de doblez (el juego de herramientas gira 360 grados para alinearse con las líneas de doblez programadas); cómo posicionar y secuenciar todo para evitar interferencia; y qué ancho de herramienta dobladora se debe usar, dependiendo de qué herramienta tenga en su biblioteca y la longitud de doblez que necesite. En casos más desafiantes, programar manualmente puede no ser muy eficiente, y en realidad le llevaría menos tiempo formar las pestañas en su prensa dobladora, especialmente si esas partes de todos modos tienen que ir a la prensa dobladora por algunos dobleces remanentes.

Es aquí donde entra la pieza final del rompecabezas: software que puede automatizar la tarea de determinar las secuencias de doblez y punzón. Con dicho software, usted puede alimentar el mo-delo 3-D de la parte que desea doblar en la punzonadora al software, y éste desplegará la parte y sugerirá estrategias para punzonarla y doblarla, con base en las herramientas disponibles en la máquina. El programa fuera de línea funciona de manera similar al programa de doblez fuera de línea para prensas dobladoras. Ve los puntos de interferencia, sabe justo cómo necesita girar la herramienta, y la secuencia en una forma eficiente. Como programador, usted puede aceptar la recomendación del software o ajustarla manualmente a sus necesidades.

Más opciones, un rendimiento mayor Aparte de la soldadura, el doblado sigue siendo uno de los cuellos de botella más comunes en el taller de fabricación, razón por la cual tiene tanto sentido acortar o eliminar la operación de doblado. Adaptar un diseño para que pueda formarse en una punzonadora—ya sea una altura de pestaña ligeramente más corta, una ubicación de doblez diferente, o alguna otra cosa—puede ayudar a reducir de manera espectacular los costos de las partes.

Una punzonadora no podrá formar todas las partes, por supuesto, pero pue-de ayudar a mitigar el cuello de botella del doblado. Una punzonadora no es una prensa dobladora, pero para la aplicación correcta, puede funcionar como una.

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Dan Caprio

Punching Product Sales Manager

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