Bienvenido 'Pipe', Clave para el Despertar Industrial - Revista Metal ...

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TALLER
Sistema de Sujeción Rápido
Herramientas Personalizadas
Sena – Centro Metalmecánico
Regional Distrito Capital
Tanto en el torneado y fresado convencional, como en los
complejos centros de mecanizado de altas velocidades,
el objetivo es obtener la mayor productividad posible.
Para lograr esta meta, es imprescindible una sujeción
rápida y eficaz de la pieza, para ello los talleres de
maquinado deben disponer de utillaje de apriete rápido
para sujetar las piezas y cortarlas con un mínimo
de interrupciones, además para que el operario pueda
realizar operaciones adicionales de forma simultánea, y
así lograr el mayor número de partes a mecanizar por
ciclo de trabajo.
Precisamente, el siguiente proyecto apunta al cumplimiento
de estos objetivos. El taller de la presente edición
describe de manera práctica, paso a paso, la fabricación
de un sistema de fijación para mesa de fresadora, cuyo
diseño propiamente se asemeja a una brida de amarre
rápido. El modelo que se propone está concebido para
permitir una sujeción ágil, con máxima eficiencia en la
carga/descarga de piezas por ciclo y, adicionalmente,
aprovechar al máximo el área de mecanizado.
Básicamente, son dos mordazas trabajando en pareja,
una permanece fija, como punto de apoyo principal, y la
otra es móvil, se desplaza sobre su base con un tornillo
de ajuste para abrir y cerrar. La elevada fuerza de amarre
conseguida por el simple de uso de las mordazas, hace
de esta prensa una herramienta cómoda para su utilización
y segura para evitar vibraciones producidas por las
altas exigencias del mecanizado.
Este sistema es recomendable tanto para producciones
unitarias, como para series no excesivamente grandes. El
operario puede alinear varias piezas a lo largo y ancho
de la mesa, con dos o más bridas, para mecanizados continuos,
lo cual ahorra tiempo y mejora sustancialmente
la productividad.
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Ruta de Trabajo
El proyecto ha sido concebido por el Centro Metalmecánico del Sena, Distrito Capital, para que se pueda fabricar
con fresadora o en su defecto un taladro fresador y un torno. El operario debe maquinar siete piezas del sistema de
sujeción, pues los tornillos de amarre de la prensa y el tornillo prisionero se adquieren comercialmente.
Los siguientes son los componentes a fabricar que conforman este sistema: Base y soporte del tornillo principal;
mordaza fija y móvil; tornillo de ajuste, y Ts de sujeción.
Las partes pueden ser mecanizadas en acero para maquinaria, preferiblemente SAE1020, que en la norma DIN sería
un C 22, cuya dureza Brinell está entre 140 y 180, el cual se puede cementar, templar o también aplicar un revenido,
para aumentar su resistencia mecánica. No obstante, este tipo de material sin tratamiento, tiene buen comportamiento
en herramientas de sujeción.
Antes de la descripción detallada de cada pieza, conviene recordar que los primeros pasos de la ruta de trabajo, es
decir, el alistamiento, corte y escuadrado de metal, alineación de la prensa y planeado, son iguales para todos los
siete bloques de acero.
Una vez finalice el corte de los siete bloques de acero, de al menos 0.5 mm sobre las medidas de cada pieza, oriente
la prensa de manera que la superficie plana de la mordaza fija quede perfectamente alineada con el cabezal de la
máquina. Para ello utilice un comparador de carátula.
Monte el material en bruto en la mordaza fija. Con un escariador a 90°, escuadre cada bloque y, con la planeadora,
realice el planeado del material, por cada una de las seis caras de la base. Como podrá observar en el plano, la
tolerancia de las piezas es de ± 0,02 mm, lo cual permite un excelente ajuste de cada componente.
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La planeación del proceso requiere de dividir los procesos el mecanizado en pasos que se adapten bien a las máquinas
herramienta correspondientes. En forma general, es mejor realizar la mayor cantidad de operaciones por agarre.
Base
Una vez listo el material, proceda a realizar el mecanizado de forma. Primero hay que cortar la base de la prensa, la
cual consta de dos partes: a) Base –50x40x25 mm– y b) Soporte del tornillo principal –50x40x25 mm–.
a. Base: Tal como se puede apreciar en el plano y en las imágenes, esta pieza tiene tres ranuras y dos agujeros pasantes
en su cara superior; en la cara inferior lleva un escalón que entra en la bancada de la fresadora.
Inicie el corte de la ranura central, que sirve para el desplazamiento de la mordaza móvil, fíjese que la ranura tiene
una inclinación en ambos lados a 60° para el acople tipo “cola de milano”, dicha unión genera excelente fuerza
de agarre, y hace que el sistema sea apropiado y efectivo cuando se efectúan cortes tanto interrumpidos como
continuos.
Para este mecanizado, después de realizar las pasadas necesarias con el escariador de 12 mm y alcanzar la profundidad
de la ranura central (5.0 mm), debe emplear la fresa a 60°, para profundizar la inclinación hasta totalizar 13 mm.
Recuerde que para verificar medidas angulares, en el caso de superficies inclinadas, no es tan fácil hacerlo como en
las medidas tradicionales, porque los vértices de los ángulos no están a 90°. Entonces, coloque dos esferas o pernos en
los vértices de la ranura y mida la distancia existente entre éstos. A esta distancia se le añade, la medida de los pernos.
Mecanice la ranura transversal, que forma una T con la ranura central. Realice la cavidad superior de la base en
la cual descansará el soporte del tornillo principal; nótese que esta cavidad tiene esquinas con radio de 4,7 mm.
Después, taladre los dos agujeros laterales que servirán para amarrar la prensa móvil a la mesa de la fresadora.
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Mecanice la parte inferior de la base para realizar el
escalón que entra en la mesa de la máquina, en esta
operación utilice un escariador vertical.
Con una lima para retirar rebabas pula muy bien las
aristas de la pieza.
b. Soporte del tornillo principal: Monte el segundo bloque
de acero, correspondiente al cubo de 50x40x25
mm, y taladre un agujero central con la broca de 12
mm, para un tornillo de rosca M14 con paso 95, el
cual cerrará y abrirá la mordaza móvil.
Proceda a cambiar la broca para taladrar los agujeros
de cara superior de la pieza. Son perforaciones con acabado
H9. En estos agujeros, generalmente, se utilizan
rimas para dar el acabado perfecto, pero en este caso se
puede usar una broca de 8.8 mm y finalmente, pasar una
rima de 9.0 mm para lograr el ajuste requerido. Una vez
hecho esto, proceda a perforar los alojamientos para las
cabezas de los tornillos.
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Ahora, utilice un escariador para mecanizar el escalón inferior de la tuerca que entra en la base. Desmonte la pieza,
rosque el agujero del tornillo, con el juego de machos correspondiente, y, con la lima, pula las esquinas hasta lograr
la radio del escalón inferior.
Hay herramientas especiales para realizar alojamientos, pero si no cuenta con esta opción, puede utilizar una fresa
o broca de 12,9 mm.
Finalmente, lime los filos de ambas piezas con un rebabador, verifique tolerancias de ± 0,02 mm y rugosidad de 3.2 Ra.
La producción en altos volúmenes de componentes se logra mejor al mecanizar con herramientas a la medida. Esto
permitirá la mayor densidad de piezas en la máquina y la ubicación de estas en puntos usualmente no accesibles
utilizando una prensa.
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Mordazas
El sistema de sujeción de apriete rápido cuenta con dos mordazas, una de las cuales va fija, acuñada a las ranuras
de la mesa, y la otra va montada en la base de la prensa, con el fin de que abra y cierre, presionada por el tornillo
principal.
• Móvil: Para la mordaza móvil hay que elegir el bloque de acero de 80x35x30 mm, previamente escuadrado y planeado.
Comience taladrando el agujero central. Posteriormente, con una fresa vertical a 90º inicie el mecanizado del macho,
en la parte inferior de la pieza, el cual entrará en la ranura “cola de milano” de la base. Desprenda el material
sobrante hasta acercase a la medida exacta del tramo (30x23,4x4.0 mm), y allí cambie la herramienta por una fresa
“cola de milano” a 60º, para darle la medida a la inclinación.
Al verificar medidas, use los cilindros o bujes (4,0 mm) en ambos lados del escalón, verifique con un calibrador y reste
la medida de los cilindros.
Continué con el proceso y ejecute el mecanizado de la cara frontal de la mordaza móvil, como podrá observar en el
plano, esta pieza tiene dos ranuras centrales, que forman una cruz. La primera es un chaflán que va a largo de los
80 mm de la cara y tiene una inclinación que forma 90°, esta ranura se puede hacer de tres maneras: 1) Con un calzo
en V a 45º, para obtener fácilmente los 90º; 2) cortarla con avellanador de igual ángulo; o 3) realizar un mecanizado
con un buen montaje, donde la pieza se inclina a 45º, por un lado y después por el otro, utilizando el goniómetro.
La segunda ranura cruza por la mitad de la pieza, de arriba abajo, tiene un ángulo de 10º, y en su centro un canal
con radio de 1,50 mm.
Por la cara posterior de la mordaza, perfore el agujero ciego de 10,1 mm de profundidad y diámetro 9,7 mm, en el
que entrará el tornillo de ajuste. Termine la pieza perforando el agujero para el tornillo prisionero M4, que va en el
centro de la cara superior y llega hasta el agujero lateral. Desmonte y pula con cuidado las aristas de la pieza, hasta
dejarlas prolijas.
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• Fija: La mordaza fija de 80x50x25 mm, es el otro elemento aparte del sistema base/mordaza móvil, que representa
la gran ventaja de este diseño, pues permite el acceso a áreas de mecanizado de la pieza que de otra forma no
son accesibles, sujetando la placa lateralmente. Así mismo, piezas iguales pueden ser trabajadas en filas repetidas,
con juegos de misma prensa.
Su forma y mecanizado es similar al del elemento móvil, tiene dos ranuras que forman una cruz en la cara frontal,
con iguales inclinaciones a la mordaza anterior, un agujero pasante H9, con alojamiento para la cabeza del tornillo
de 13 mm de diámetro, y dos escalones en la cara inferior, que entran en la mesa.
Tornillo de Ajuste
Las piezas anteriores se fabrican en fresadora o torno fresador, pueden ser convencionales o un centro de mecanizado.
Para el tornillo de ajuste se usa el torno. Básicamente, el orden del proceso técnico es refrentado, cilindrado,
cilindrado de forma, ranurado y roscado.
Una vez tenga listo el refrentado del cilindro en bruto (Ø 27 mm, x 75 mm), realice el cilindrado de desbaste del diámetro
exterior hasta llegar a la medida necesaria (Ø 26 mm). Inmediatamente, continúe el mecanizado realizando
una ranura (Ø 7 mm) en la punta del cilindro, en la que irá el tornillo prisionero, que une la mordaza móvil con el
tornillo de ajuste y evita que se separen. Finalmente mecanice los cilindrados de desbaste de todos los diámetros.
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Monte en el portaherramientas un inserto para roscar, en los planos podrá observar que este tornillo tiene una rosca
M 14 con un paso de 2, calcule el muy bien los parámetros del proceso y utilice abundante aceite de corte hasta llegar
a la profundidad requerida. La superficie roscada exterior debe ser la de mayor importancia, por ello no descuide el
proceso. La cabeza del tornillo se puede cortar en forma de hexágono o simplemente grafilarla.

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Ts de Sujeción
Para fabricar las dos bridas de sujeción o Ts debe elegir los bloques restantes de 24,5x21,5x15. Estas son las piezas que
entran en las ranuras de la bancada de la fresadora, agarran toda la prensa y son el punto de sujeción de principal.
Después del escuadrado y planeado, realice un mecanizado escalonado para sacarle el tramo de 11.50 mm, perfore
el agujero central para una rosca M 8, luego mecanice la rosca manualmente con el juego de machos respectivo.
Mecanizado
• Cristian Fernando Vergara. Técnico en mecanizado de productos
metalmecánicos.
Diseño
• Elkin J. Rodríguez Avendaño.
Dibujo
• Bimar Yobán Castillo González.
• Henry Alberto M Sánchez.
Aprobación
• Ing. Edgar A. Garzón Sayer.
Pieza Final
Redacción y Fotografía
• Camilo Marín Villar. Coordinador Metal Actual.
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