Progresivas Online 3

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MATRICES PROGRESIVAS

ELEMENTOS Y COMPONENTES DE MATRICES PROGRESIVAS

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MATRICES PROGRESIVAS ELEMENTOS DE MATRICES PROGRESIVAS El objetivo principal para éste capítulo, és señalar ciertas características de las matrices progresivas que por su trabajo cumplen una misión básica en su funcionamiento. Todos los componentes o características que analizaremos a continuación, van unidos en general a éste tipo de matrices, (centradores, placas, matrices, punzones, elevadores, detectores…) pero también hay otros que estan relacionados con la transformación de la chapa o con la evacuación de las piezas y retales que merecen nuestra atención. De todos los puntos mencionados, se hará una exposición detallada con el fin de ver como las matrices progresivas, tienen una serie de funciones que van ineludiblemente ligadas a su construcción y a garantizar la elevada producción de piezas que deben realizar. A diferencia de otras matrices, las progresivas, deben cumplir con unos requisitos que garanticen la producción de una forma rápida, segura y fiable. Por todo ello, se deduce que para conseguirlo, debe estar diseñada y construida con una serie de mecanismos y condiciones de trabajo que le permitan producir piezas de calidad con un coste asequible, y la máxima fiabilidad de funcionamiento.

Matriz progresiva de tipo medio con accesorios automáticos de roscado.

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MATRICES PROGRESIVAS GENERALIDADES En líneas generales, las matrices progresivas requieren ser construidas con una gran precisión para que su funcionamiento sea de total fiabilidad y esté exento de paros de producción. Los problemas que pueden generar, vienen dados al no tener en cuenta o infravalorar ciertos aspectos de funcionamiento de la matriz que en un principio no merecen nuestra atención porque creemos que son de poca importancia y que creemos que podran solucionarse posteriormente. En realidad, estamos cometiendo un grave error, puesto que los problemas que no se solucionan en un primer momento a nivel de proyecto, dificilmente encontraran una buena solución posteriormente, en todo caso, si se encuentra, probablemente sera costosa, dificil y no del todo buena. A continuación enumeramos algunos de los detalles constructivos mas importantes que deben tenerse en cuenta desde la puesta en marcha del proyecto de la matriz 1º Referenciar un avance correcto mediante cuchilla de paso. 2º Centrar la tira de chapa en cada paso mediante punzones pilotos. 3º Detectar los errores de avance mediante finales de carrera. 4º Permitir el desplazamiento correcto de la banda mediante elevadores. 5º Realizar los cortes periféricos en la chapa antes de embutir. 6º Realizar los semi-cortes de un perfil sin que se solapen entre si. 7º Asegurar la evacuación de piezas y retales mediante rampas u otros elementos. 8º Hacer los cálculos (Fuerzas de corte, extracción, desarrollos,…) durante el proyecto.

Los puntos enumerados, son detalles constructivos de la matriz, que tienen como finalidad asegurar su durabilidad y funcionamiento con el mínimo de dificultades propias del trabajo que desarrollan. Uno de los grandes problemas para algunos talleres, es eliminar o reducir la gran cantidad de horas que les lleva la puesta a punto de algunas matrices. Sin duda alguna, todas las matrices requieren un tiempo de pruebas prudencial, pero en muchas ocasiones la improvisación con que se diseña y construye la matriz genera que dichos tiempos sean muy superiores al normal.

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MATRICES PROGRESIVAS “PASO” DE LA MATRIZ Con el fin de garantizar un avance correcto de la banda en la matriz, donde no exista riesgo de errores en el desplazamiento, se utiliza el sistema de tope mediante cuchilla de paso o corte auxiliar, que otorga a la banda la seguridad de un avance correcto y seguro. Éste sistema, consiste en realizar un corte lateral en la tira de chapa de una longitud equivalente al paso de la matriz y de una anchura de ~2 veces el espesor, con lo cual se reduce el ancho de banda, de forma que, al avanzar ésta, la parte mas ancha chocará contra un tope dispuesto sobre la placa matriz y garantizará un avance correcto.

Despues de asegurar el desplazamiento de la tira y su aplanado mediante el alimentador y la placa pisador respectivamente, los punzones realizan el corte de la chapa y regresan a su posición inicial en el punto muerto superior de la prensa. Una vez alcanza dicho punto, la chapa avanza nuevamente hasta el tope y la prensa puede repetir un nuevo ciclo de trabajo. Este sistema de determinación del paso mediante una reducción en el ancho de tira, ofrece la garantía de realizar avances exactos desde el primer paso, ademas de que por su simplicidad es muy apropiado para todo tipo de matrices, materiales y anchos. El mayor inconveniente a nivel económico consiste, en un mayor consumo de materia prima en la anchura del material. Tambien existen otros sistemas de tope mas sencillos en los que no se produce pérdida de material aunque sí presentan un funcionamiento mecánico ligeramente mas dificultoso que el anterior. En cualquier caso, todos los sistemas de tope a utilizar deben ser desarrollados por los diseñadores de la matriz en función de sus características y las de la propia pieza. En los ejemplos gráficos A, B C y D podemos ver cuatro variantes distintas de un mismo sistema de punzón o cuchilla de paso y las diferencias de sus formas.

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Ejemplo B: punzón de paso con talón de reacción en la cara posterior de su figura cortante.

Ejemplo C: punzón de paso con talón de reacción y muesca para garantizar el paso en su avance.

Ejemplo D: punzón de paso con talón de reacción y muescas en ambos lados para garantizar un paso correcto. MA PRO

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MATRICES PROGRESIVAS OTROS MECANISMOS DE TOPE EN LAS MATRICES PROGRESIVAS Una tira metálica sometida a la operación de corte mediante una estampa debe encontrarse, para cada golpe de la prensa, en su posición exacta de trabajo; la alimentación de la cinta debe hacerse de modo que pueda deslizarse a trechos bajo el punzón. Para conseguir este fin, es necesario dotar a la estampa de un mecanismo, sencillo o complicado, que pueda determinar el paso regular de avance para cada golpe de punzón. Estos mecanismos tienen una gran importancia porque son los que pueden hacer conseguir una producción mayor a la vez que un buen producto. Una estampa sin mecanismo de gasa podrá ofrecernos un discreto resultado sólo en el caso de que sea manipulada por un buen operario; sin embargo, esta solución no es la más adecuada. Numerosos son los mecanismos para la definición del paso. Éstos pueden ser construidos para la alimentación a mano o bien para la automática. Examinemos los siguientes sistemas: Tope por per no: perno: El sistema de paso más elemental es el representado en la figura, el cual se puede utilizar con la habilidad de un bueno operario. Este tipo es aconsejable para matrices de formas sencillas que además, en el caso de una distracción del operario, no se estropean seriamente. Este tipo, además de ser el más económico, también se adopta en las operaciones de doblado. Si el contorno de la pieza no requiere una gran precisión, se puede obtener la alimentación de la cinta por el solo empuje en avance utilizando todos los golpes de la prensa. En la figura se puede ver un perno de retención de construcción sencilla apliacndo al agujero de la matriz de una estampa adecuada para cortar piezas planas de una tira de chapa. El diámetro de la cabeza del perno es el que fija el paso para la alimentación. Cabe tener presente en la construcción de las estampas el procurar que el perno sea visible, haciendo un agujero superior o un hueco inclinado en el costado de la placa guía-punzones.

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MATRICES PROGRESIVAS Tope superior fr ontal: frontal: Se presta muy bien para los casos de corte de tiras en donde es definido directamente el perfil extremo. Hemos elegido la disposición del tope superior porque, de este modo, se puede dejar libre el espacio inferior para la descarga de las piezas cortadas. En la figura se observa que las letras A A sirven para indicar la posición que podrían tener los punzones circulares en caso de que éstos resultasen demasiado próximos al punzón grande, originando el peligro de una posible rotura de la matriz. La referida figura permite, como hemos dicho, un sistema de fácil retención a puente. Los dos tipos de tope son igualmente sencillos; el primero se caracteriza por el platillo superior dispuesto en puente y que lleva un pasador de tope, mientras el segundo se caracteriza por la aplicación de una chapa doblada en ángulo doble y fijada en la guía de los punzones. La matriz, en ambos casos, lleva un plano inclinado de descarga para las piezas cortadas que son recogidas en cajas apropiadas. Si los elementos a cortar tienen una forma rectangular sencilla, pueden obtenerse dos en cada golpe de prensa, a condición de que el punzón tenga la longitud a igual o bien diferente (según la requerida) respecto a la parte extrema cortada. Los operarios empleados en estas operaciones de corte no necesitan poseer ninguna habilidad porque, con empujar simplemente la tira, no pueden incurrir en errores de importancia.

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MATRICES PROGRESIVAS Tope por cor te auxiliar auxiliar.. En el siguiente ejemplo se expone un sistema muy apropiado para aquellos casos en que sea necesario un corte de precisión y en sucesión. Este sistema ofrece la ventaja de colocar a la tira, desde el principio del avance, en su justa posición, sin producir residuos, recortes, desperdicios, etc. El conjunto del mecanismo se puede subdividir en las siguientes partes, con funciones distintas: 1) Tope de referencia para el primer corte. Se componen del elemento A con botón y muelle. El eje desempeña la función de pestillo y sirve para retener la tira cada vez que se efectúa una nueva introducción. La tira introducida al principio en la estampa es detenida precisamente por el pestillo A, que sobresale porque es empujado a mano desde el exterior mediante el botón de mando. De este modo se tiene una referencia bueno, con la ventaja de suprimir un desperdicio inicial de material. El pestillo A, que está dibujado en la figura, se halla en la posición de reposo. 2) Punzón auxiliar para cortar la referencia de avance. El punzón referido en la letra B tiene la función de preparar el asiento para el pestillo A de referencia durante el avance a mano de la tira. Realizada la introducción en la estampa y la retención por el primer pestillo A, como ya hemos explicado antes, descienden los punzones que cortan la entalla lateral y los agujeros correspondientes a la primera fase.

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MATRICES PROGRESIVAS Tope por balancín. Es un sistema característico que permite oscilar el balancín también transversalmente. Comporta la construcción de la placa b que lleva la varilla c portamuelles que actúa también de articulación para la oscilación del balancín g; este último, debido a los juegos dejados en el agujero central y en el hueco de la placa b puede oscilar transversalmente según los sentidos de las flechas. El muelle d, por el modo según el cual ha sido dispuesto, descompone su fuerza de tracción en los dos sentidos perpendiculares. El funcionamiento se produce del siguiente modo: la tira j es introducida en las guías de la estampa para ser cortada; es evidente que, inmediatamente al descenso de la parte superior móvil, la punta del tornillo h baja el extremo exterior del balancín g, mientras el extremo opuesto se levanta y sale del agujero de la tira. En este instante el muelle d tira de la palanca g en el sentido de la flecha, obligando al extremo izquierdo de la misma palanca a situarse de flanco al agujero, o sea sobre el punto vacío de la tira agujereada, en la cual se apoya apenas la punta del tornillo h se aleja en la carrera de retroceso. En el siguiente paso de avance de la tira, el diente, obligado por el muelle d baja y penetra en el nuevo agujero realizado por el punzón; debido a que el arrastre de la tira se efectúa a mano, la palanca g es obligada a oscilar transversalmente según el sentido de la flecha hasta chocar contra la cara plana de la placa b. Definido de esta manera el paso, puede descender de nuevo el punzón de la estampa para otra perforación. Para completar este párrafo diremos que la anchura del trozo comprendido entre agujero y agujero se hace generalmente igual al espesor de la chapa; para el corte de chapas delgadas, dicha anchura se aumenta a una vez y media el espesor e incluso más, especialmente en aquellos casos en que se tiene un hueco estrecho dispuesto transversalmente a la tira.

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MATRICES PROGRESIVAS PILOTOS CENTRADORES DE CHAPA El montaje de punzones centradores, se realiza en los casos en que se hacen perfiles, doblados u otras transformaciones y estas tienen puntos comunes de referencia entre la primera y la última . Esto se hace con el fin de evitar desplazamientos de la chapa que ocasionarían marcas o irregularidades en los perfiles hechos sucesivamente. Los centradores, con su punta cónica, tienen como objeto embocar en la chapa y centrarla antes de que lo hagan el resto de punzones, de ésta forma se mantiene alineada la tira durante su transformación. Para conseguirlo, deben hacerse dos o más agujeros al início de la tira que posteriormente servirán para que actuen sobre ellos los centradores o punzones pilotos. Generalmente van montados en el porta punzones y necesariamente deben sobresalir mas que la cara inferior de la placa pisadora para asegurar que la chapa queda centrada antes de que actue ésta y los punzones. En caso de que no se den éstas condiciones, se producirá un desplazamiento de la tira y en consecuencia un corte o doblado irregular. Si los agujeros de referencia, hechos previamente en la chapa son muy pequeños y en consecuencia requieren unos centradores tambien de una medida muy pequeña, convendrá hacer, que éstos sean mechados con un mayor diámetro de la caña, o bien que sean escamoteables mediante muelles para que puedan esconderse en caso de que los centradores no coincidan con los agujeros de referencia. De ésta forma se podrá evitar su rotura y los daños colaterales que pudieran ocasionar en los otrosa componentes de la matriz . Las características de construcción mas importantes en los punzones centradores, deben estar basadas en los siguientes puntos: 1.

Las medidas exteriores del piloto centrador han de ser entre 0.05 y 0.1mm. mas pequeñas que las de su alojamiento en la chapa.

2.

La altura válida de centraje que sobresalga del pisador ha de ser 2 veces mínimo el espesor de la chapa (sin contar la parte cónica).

3.

La punta de entrada deberá tener un cono de entre 15º y 30º que facilite su entrada en la chapa.

4.

En todos los casos, el centrador deberá ser efectivo antes de que el pisador sujete la chapa o los punzones actuen sobre ella.

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MATRICES PROGRESIVAS ATENCION: Siempre que se trabaje con alimentador automático, es necesario que sus pinzas liberen la chapa durante unos instantes, para que el centrador pueda moverla y centrarla correctamente. La abertura de las pinzas debe producirse, desde el momento que la punta del centrador alcanza la chapa, hásta que el pisador la haya sujetado. (ver figura A).

Mientras se realiza el centraje de la banda, los rodillos de alimentación dejan de presionar para facilitar la operación

Los rodillos permanecen inactivos hasta el centraje total de la banda.

Una vez centrada y pisada, los rodillos presionan nuevamente.

Durante la transformación los rodillos siguen actuando.

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MATRICES PROGRESIVAS 1- Piloto centrador fijo La cinta, en las operaciones de corte automático, debe avanzar exactamente un espacio que se repite a cada golpe de la prensa. Muchas veces, además del corte lateral auxiliar efectuado con un punzón al objeto de crear un escalón de choque para el paro, se realizan agujeros de referencia (dos o cuatro) en los cuales, al penetrar los citados «punzones piloto», es posible obtener un avance perfecto y constante. Esta precisión es necesaria especialmente para los tipos de estampas llamadas «de paso» donde la serie de punzones operativos deben siempre encontrar la coincidencia de los ejees de las piezas en transformación, todavía unidas a la cinta, que avanzan conjuntamente según un «paso» sobre el plano de la matriz. Otras veces, la precisión en el avance de «paso» de la tira se confía exclusivamente a dichos agujeros para los punzones piloto.

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MATRICES PROGRESIVAS 2- Piloto centrador con guía. En el caso de cortar perfiles que tienen puntos de referencia por agujeros practicados anteriormente, se emplean punzones con perno-guía. Con el objeto de que este perno pueda embocar fácilmente en el agujero, la cabeza se hace redondeada, con un radio igual a su diámetro, o bien con forma cónica. En cualquier caso, dicho perno deberá rectificarse y su cuello entrado a presión en el agujero apropiado. También pueden centrarse sobre la tira mediante dos pilotos que coinciden con dos agujeros previamente practicados en la tira. Es necesario que las dos cabezas estén perfectamente centradas con los agujeros de la tira puesto que, si no se verifica esta condición, se producirá un desplazamiento de la tira después de efectuados algunos cortes.

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MATRICES PROGRESIVAS 3- Rotura de piloto centrador fijo Cuando la cinta no realiza su avance correctamente y el agujero de centraje no coincide con el piloto centrador, la rotura del «propio piloto» y en ocasiones de la matriz se convierte en un mal inevitable que genera problemas de mantenimiento, pasos de producción y disminución de rendimientos en la herramienta. Para solucionar este problema se pueden presentar varias alternativas basadas en el ejemplo nº4 que se describe a continuación.

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MATRICES PROGRESIVAS 4- Piloto centrador escamoteable Si los agujeros de referencia, hechos previamente en la chapa, son muy pequeños y, como consecuencia, requieren unas guías muy pequeñas, convendrá hacer que éstas puedan esconderse mediante muelles; en efecto, si las puntas no consiguieran introducirse en los agujeros de la chapa, retrocederían y no se deformarían, limitando el daño solamente a la pieza de chapa que habrá sido cortada sin referencias. Dichos muelles permiten a los punzones retroceder siempre que no se encuentren los correspondientes agujeros en la cinta, impidiendo de este modo provocar daños en la estampa.

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MATRICES PROGRESIVAS 5- Piloto centrador con extractores En el caso de que los agujeros de referencia sean de pequeño tamaño y la banda quede ligeramente debilitada, siempre es aconsejable montar 2 o más exxtractores junto a los pilotos centradores con la finalidad de garantizar la expulsión de la propia banda, y no permitir que ésta quede enganchada alrededor del piloto.

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MATRICES PROGRESIVAS DETECTORES DE AVANCE En las matrices progresivas que trabajan a altas velocidades, es conveniente preveer la instalación de algún sistema de detección de fallos, que permita el paro de la prensa siempre que se produzcan errores en el paso, en la salida de piezas, en la evacuación de retales, en la colocación de insertos en la pieza, etc., etc. Éste sistema, permite que ante una situación de gravedad como las que hemos enumerado, la prensa y la matriz queden bloqueadas evitando así que se produzcan roturas de gravedad en los punzones, centradores. matrices, etc., con el consiguiente coste de mantenimiento y horas de paros de máquina que ello podría representar. De los diferentes sistemas de detección que existen, mencionaremos dos de características y funcionamiento totalmente distintos entre sí, pero igual de eficaces y seguros.

Tipo A Montado sobre la placa matriz, aprovecha el propio avance de la tira de chapa para mover un balancin que a su vez da la señal a un final de carrera eléctrico. La señal es transmitida al cuadro de maniobras de la prensa para que ésta continue trabajando en el caso de que haya sido correcta o por el contrario quedará bloqueada si la señal no se ha producido.

Detector de avance del tipo A

Fase 1

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{

1. 2. 3.

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Avance de la banda Movimiento de la palanca Acciona el interruptor

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Fase 2

Fase 3

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1.

{

1. 2. 3.

Matrizado de la chapa mientras la palanca permanece accionando el interruptor.

Apertura de la matriz Movimiento de la palanca y liberación del interruptor La banda debe avanzar

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MATRICES PROGRESIVAS Tipo B Montado en la placa porta punzones, hace las funciones de un centrador con muelles, de manera que si el centraje es correcto, el centrador no retrocede y la prensa sigue trabajando. En caso contrario, puesto que se supone que el paso a fallado, el centrador retrocede y da señal a un final de carrera para que detenga la prensa.

Detector de paso del tipo B: Funcionamiento:

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1.

En caso de fallar el avance de la banda (a), ésta no queda posicionada correctamente y el piloto (B) no la puede posicionar.

2.

El centrador (B) retrocede y desplaza la varilla (C) hasta actuar sobre el micro (D).

3.

La señal del micro (D) actúa sobre el cuadro de maniobra de la prensa y ésta se detiene.

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MATRICES PROGRESIVAS ELEVADORES DE BANDA Como su nombre indica, los elevadores de banda tienen por objeto, situar la tira de chapa a una cierta altura respecto a la superficie de la placa matriz, permitiendo que ésta se desplace sin que se produzcan retenciones o pérdidas en el avance. En las matrices con anchuras de chapa considerables, y en la mayoría de las que realizan doblados o embuticiones, siempre es necesario montar elevadores de banda con el fin de que las partes dobladas o embutidas en la chapa puedan salir de sus respectivos alojamientos y desplazarse a lo largo de la matriz. De los diferentes sistemas de elevación que pueden aplicarse, no hay ninguno que por si solo sea mejor que otro, cada uno tendrá su aplicación óptima según sean las características de la matriz y la pieza a fabricar. En el caso que nos ocupa, explicaremos el funcionamiento de dos tipos diferentes de elevadores (A y B) con características constructivas distintas pero igual de eficaces y seguros si son aplicados adecuadamente.

Tipo A Éste tipo de elevador, ademas de hacer las funciones de guiar la banda, es el mas indicado para montar en las matrices que realizan doblados o embuticiones. Su disposición en paralelo a lo largo de la tira, permiten guiar y elevar ésta cada vez que la matriz inícia su carrera de ascenso.

VER EJEMPL O EN PÁGIN AS SIGUIENTES EJEMPLO PÁGINAS

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Posición de matriz abierta con los elevadores en su carrera más alta.

Descenso del pisador que actúa sobre los elevadores sin llegar a tocar la banda.

La banda queda sujeta mientras el punzón actúa.

Finalmente, los elevadores levantan nuevamente la banda para que ésta pueda desplazarse.

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MATRICES PROGRESIVAS Tipo B Éste tipo de elevador, es uno de los mas comunes y a diferencia del anterior no hace las funciones de guiar, sino que únicamente eleva la tira para que ésta pueda desplazarse a lo largo de la matriz. Su construcción es ligeramente mas costosa que el anterior, pero es mas apropiado para grandes anchos de banda o de mucho peso.

Ejemplo de aplicación de los elevadores del tipo B. Su diseño sencillo permite un correcto desplazamiento de la banda sin riesgos de enganches o doblados.

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MATRICES PROGRESIVAS CORTES PERIFÉRICOS Los cortes periféricos, son cortes hechos alrededor de las zonas de embutición de una pieza, con el fin de que el material pueda fluir sin problemas para ser embutido sin quedar frenado por el resto del material que está unido a la tira de chapa. En las matrices progresivas, las piezas que deben someterse a embuticiones de pequeña o mediana profundidad, deben permanecer unidas al resto de la tira hásta que ésta es cortada en la última estación de la matriz. Como su nombre indica, el corte periférico es realizado en el contorno exterior de la pieza dejando un pequeño excedente de 3 a 5 veces su espesor entre la figura de la pieza acabada y el corte realizado. Todo ello tiene por objeto, permitir la embutición de la pieza sin que ésta se vea afectada por la embutición que ocasionaría una reducción en la anchura de la tira y una pérdida en el paso de la misma. De los diferentes sistemas de cortes periféricos que pueden hacerse, existen dos que son los mas utilizados. 1º tipo A para espesores de hásta 1mm. 2º tipo B para espesores superiores a 1mm.

Tipo A Éste sistema, consiste en realizar dos cortes concéntricos alrededor de la zona de embutición y separados entre sí de 2 a 4 mm.. Estos cortes, no han de estar hechos de manera contínuada alrededor de la zona de embutición, sino que, han de tener 3 pequeñas separaciones de unos 3mm. y los del diámetro interior no han de coincidir con los del exterior. De ésta manera al ser embutida la pieza, ésta recojerá material de su contorno sin que se reduzca la anchura de la banda, ni afecte al paso de la matriz.

Ejemplo de corte periférico del tipo A.

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MATRICES PROGRESIVAS Tipo B Éste otro tipo de corte periférico, tiene forma de dos medias lunas giradas entre sí y unidas por sus caras posteriores, de manera que sus puntas quedan orientadas en el sentido de avance de la chapa. Su aplicación es mas indicada para espesores superiores a 1mm. y la diferencia fundamental respecto al ejemplo anterior, es que, en éste caso, la chapa sí que se hace mas estrecha al embutirla pero sin embargo el paso no se ve afectado porque la forma del corte permite que recoja material sin que le afecte.

Ejemplo de corte periférico del tipo B realizado en banda progresiva. Como puede apreciarse en el dibujo, la banda se hace más estrecha a partir de la primera embutición.

Otro ejemplo de corte periférico.

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MATRICES PROGRESIVAS INTERSECCIONES ENTRE CORTES Una de las mayores ventajas que ofrecen las matrices progresivas, es la transformación sucesiva de las piezas permitiendo que éstas pueden cortarse en dos, tres o mas pasos en lugar de hacerlo en uno solo. De ésta forma se elimina la construcción de otras matrices y abaratando el coste de las piezas. Es lógico pensar, que al hacer el corte de un perfil donde la figura sea de cierta dificultad, ésta se haga en dos, tres o mas pasos para facilitar la construcción de los punzones y evitar la construcción de un solo punzón con perfiles pequeños y difíciles con muchos riesgos de rotura. Por ésta razón, los punzones se construirán de manera que el perfil del último punzón empezará a cortar donde acabe el del anterior y este donde acabe el primero. De ésta forma tan simple podremos cortar en diferentes etapas cualquier perfil de una pieza por mas dificil y complicado que esta sea. Ésto que en un principio parece una buena solución, nos creará problemas de rebabas y puntos de unión en las zonas donde acabe un corte y empiece el siguiente, puesto que dificilmente podremos evitar que los dos o mas puntos de unión queden perfectamente alineados. Si queremos evitar las marcas y rebabas, deberemos contruir los punzones de tal forma, que se eviten las uniones en zonas totalmente rectas y que en las zonas de intersección los cortes sean hechos con distintos ángulos de salida para no pasar dos o mas veces por la misma zona donde ya se había cortado anteriormente. Para obtener los mejores resultados, he aquí algunas normas muy simples que deben aplicarse y que consisten en lo siguiente: 1.

Ninguna zona del perfil cortado en segundo término, debe superponerse con la cortada anteriormente.

2.

La intersección de los finales de los cortes han de hacerse con ángulos distintos.

3.

Siempre que se pueda, el perfil de un corte no debe acabar en una zona recta.

4.

Cuando el perfil a cortar forme un ángulo aproximado de 90º, cuyo vértice tenga radio, los cortes deberán hacerse de la siguiente forma: el primer punzón cortará un lado recto ademas del radio, pero teniendo cuidado en que el corte del radio acabe unos 15º antes de empalmar con la otra zona recta. En el siguiente paso, el segundo punzón cortará la otra parte recta sin que exista ninguna interferencia entre los dos cortes. VER EJEMPL O EN PÁGIN A SIGUIENTE EJEMPLO PÁGINA

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MATRICES PROGRESIVAS EVACUACIÓN DE PIEZAS Y RETALES Las matrices progresivas en general, trabajan con ciclos de producción muy elevados, que en muchas ocasiones generan grandes cantidades de piezas y retales que necesariamente deben evacuarse de una forma rápida y segura del interior de la matriz. La acumulación de piezas o retales en las salidas de las rampas de evacuación, pueden generar graves problemas de roturas de componentes de la matriz en el caso de quedar tapadas por las mismas piezas o retales. Ésto puede ocurrir, a consecuencia del inadecuado diseño de las rampas o bien por un ángulo de caida insuficiente o incluso porque las mismas piezas se queden pegadas en la superficie de las rampas a causa del aceite que cubren sus superficies e impide que se deslicen. Lo que en apariencia puede ser un problema sin importancia, a corto o medio plazo puede convertirse en un problema capaz de ocasionar graves roturas en la matriz y originar nuevos costes de mantenimiento. Para evitar dichos problemas, es necesario que dichas rampas de evacuación, sean diseñadas y construidas de forma que faciliten la separación de las piezas y los retales ademas de contar con ángulos de caida que en ningún caso deben ser inferiores a 20º.

Ejemplo de evacuación de piezas y retales mediante elementos normalizados.

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MATRICES PROGRESIVAS En piezas de medio y gran tamaño en que su caida a un contenedor pueda ocasionar deformaciones en su perfil, es conveniente montar cintas transportadoras que faciliten su evacuación de una forma mas suave aunque trabajen sin apenas ángulos de inclinación. Éstas cintas pueden construirse a medida de cada necesidad o bien proveerse de ellas como un normalizado mas, siempre que sea posible por su ubicación o tamaño.

Ejemplo de bandas contínuas utilizadas en matricería para la evacuación de piezas y retales.

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MATRICES PROGRESIVAS TALONES DE REACCION PARA PUNZONES Muchos de los punzones dispuestos en matrices progresivas realizan cortes o doblados parciales sobre la chapa, de forma que al trabajar una sola parte de su perfil el propio punzón queda sometido a una mayor carga de flexión lateral que en muchas ocasiones puede llegar a romperlo cuando su perfil no es muy reforzado. El efecto posterior al de un caso como éste, viene dado por rebabas en el corte, doblados defectuosos o roturas de punzón y matriz. Con el fin eliminar o reducir los efectos mencionados, se han estudiado distintas formas en los punzones que reducen y eliminan dicho problema, si bien la solución mas generalizada aplicada para éstos casos, pasa por montar una pastilla o talón en el lado opuesto al del corte o doblado del punzón, de forma que actue como reacción a las fuerzas laterales que deberá soportar cuando se produzca el corte o doblado de la chapa. Esta pastilla, incorporada y sujeta al lateral del punzón, se introducirá en la matriz antes de que el punzón inície la transformación de la pieza, con la ventaja que impide el desplazamiento de éste e impidiendo un mal funcionamiento de la matriz. En los ejemplos A, B y C damos tres posibles soluciones aplicables en los punzones de cortar o doblar, así como un cuarto y quinto ejemplo D y E que serían igual de efectivos que los anteriores pero que tendrían su aplicación en la placa matriz.

Punzón de doblar sin talón de reacción y riesgo de desplazamiento en el sentido de la flecha

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El mismo punzón anterior pero con talón de reacción para facilitar su guiado antes de doblar

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Punzón de reacción con pastilla independiente sujeta con tornillos

Punzón de reacción con pastilla independiente y sujeta con tornillo y chavetero

Reacción de punzón dispuesta sobre la matriz y sujeta con tornillo y chavetero

Reacción de punzón dispuesta sobre la placa matriz y sujeta como en el ejemplo D.

Por nuestra parte, consideramos que todos ellos son buenos en cuanto a funcionamiento en la matriz, sin embargo, las ventajas o inconvenientes de su construcción deben valorarse en función de los medios disponibles y del criterio del diseñador. Igualmente, las medidas de los talones o postizos deben hacerse teniendo en cuenta la carga lateral que debe soportar el punzón, en función del espesor de la chapa, su dureza y la longitud del doblado. En todos los casos sin excepción, los talones o postizos descritos, tendrán que estar construidos con materiales de alta resistencia al desgaste y con un tratamiento térmico adecuado que impida su agarrotamiento o desgaste. El casos de producciones poco elevadas tambien pueden construirse en material de Bronce o Acero con insertos de lubricante de grafito. MA PRO

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MATRICES PROGRESIVAS “ROMPE FIBRAS” EN DOBLADOS Una gran mayoría de piezas metálicas obtenidas con matrices progresivas, son dobladas con ángulos y radios mas o menos pronunciados, que una vez extraidos de la matriz, se modifican por si mismos debido a la recuperación elástica del propio material. Este efecto recibe el nombre de recuperación elástica y se produce debido a la propiedad que tienen todos los materiales de recuperar su forma primitiva cuando cesa la fuerza que los había deformado. Así pues, en la mayoría de doblados, hemos de sobrepasar el ángulo deseado para que despues de la recuperación quede a la medida deseada. En el caso de los radios el efecto es el mismo, con la única diferencia que el radio de la matriz tendrá que ser mas pequeño para que después de su recuperación quede a la medida solicitada. Para intentar reducir el problema, se utilizan distintos sistemas “rompe fibras”, que persiguen el mismo fin y que estan basados en el mismo principio; “castigar” las fibras del material mas próximas a la zona de doblado sin que se vean afectadas las propiedades de la pieza. El sistema consiste en estampar en bajo relieve una franja estrecha y de muy poca profundidad (ancho = e y prof. = 0.05 · e) en la cara interior de la pieza que ocupará toda la zona mas próxima al radio interior de doblado. Con éste proceso, se reduce la recuperación del material en varios grados dependiendo de las características de material que se transforme. Las medidas indicadas anteriormente sobre los “rompe fibras” son totalmente válidas, si bien en casos excepcionales será necesario modificarlas siempre que el material sea de unas característas de mayor resistencia o dureza al habitual. En los ejemplos que describimos a continuación, A - B y C, se analizan tres sistemas diferentes de reducir el efecto de recuperación que tiene el material despues de ser doblado.

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MATRICES PROGRESIVAS Ejemplo A: Este sistema es el mas simple de los tres que se explican, y que se basa en hacer directamente sobre la placa matriz, un ángulo negativo de 3º a 5º que permita al material que se cierre mas de lo que lo haría en caso de que la matriz no tubiese dicho ángulo. Como se puede comprobar, éste sistema no “castiga” la zona de doblado por medio de un “rompe fibras”, lo que da pie a que sea es el menos indicado para

materiales resistentes y de grandes espesores. Ejemplo B: Este sistema es similar al que se ha descrito anteriormente y como puede verse en el dibujo, ademas del “rompe fibras” también se le puede hacer el mismo negativo en la matriz que en el ejemplo anterior. Las medidas de construcción del “rompe fibras” están indicadas en el dibujo de este ejemplo.

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MATRICES PROGRESIVAS Ejemplo C: Para éste último caso, la solución consiste en hacer ligeramente mas grande el radio interior del punzón terminando en un águlo de salida en la parte superior, de tal forma que al descender éste sobre la chapa “aplaste” mas la parte central del radio de la pieza en una proporción de 0.05 · e, de tal forma que con ésta solución se obtiene el mismo efecto que en el ejemplo B descrito anteriormente.

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MATRICES PROGRESIVAS SEGMENTACION DE PUNZONES Y MATRICES En muchos casos, se da por supuesto que los punzones y placas matrices siempre han de ser construidos de una sola pieza, o lo que es lo mismo, que no es conveniente o práctico hacerlo en pequeñas particiones o segmentos para luego unirlos como si de un puzle se tratara. La realidad es que las ventajas que ofrece éste sistema son muchas porque se facilita la construcción y el mantenimiento y se evita que una posible rotura afecte en su totalidad a la placa o punzón dificultando una nueva y rápida construcción. Este tipo de construcció es aconsejable en matrices de todo tipo, pero especialmente las que tengan perfiles de corte o doblado muy complidados o con un elevado riesgo de roturas. Frecuentemente, los diseñadores de matrices o proyectistas utilizan las ventajas de la segmentación para facilitar la construcción y mantenimiento de un componente con una geometria complicada. Algunas de las ventajas mas importantes para éstos casos son las siguientes: 1.

Facilidad de construcción, especialmente con formas complicadas.

2. 3.

Facilidad de recambio en caso de rotura. Facilidad de mantenimiento.

4.

Fuerza de corte mas repartida entre cada componente.

5.

Menor posibilidad de deformación en el tratamiento térmico.

6.

Tensiones mas reducidas y por lo tanto, menor peligro de roturas.

La construcción de los segmentos debe hacerse siempre que se pueda con las formas mas sencillas posibles, tratando de buscar la máxima similitud entre los distintos segmentos que compongan la figura. Los puntos de unión han de situarse en zonas donde no puedan quedar marcas en la pieza fabricada y que no cree fragilidad al componente.

Ejemplar de matriz segmentada para facilitar su construcción y mantenimiento MA PRO

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MATRICES PROGRESIVAS Los segmentos podran estar atornillados o no a la placa matriz, en función de su disposición y del tamaño que tengan. En cualquier caso, una vez montados deberan formar una sola unidad con la geometria de corte o doblado que requiera la pieza a transformar. Otro ejemplo de matriz o punzón segmentado lo constituye la inserción de piezas de metal duro (Widia) en la construcción de matrices de gran producción. En éste caso, los segmentos se construyen a un tamaño lo mas reducido posible, lo que permite abaratar su coste, y se atornillan o soldan a una placa para formar la figura deseada. Es evidente que lo mas importante para éstos casos es trabajar con unas tolerancias de ajuste muy pequeñas, para impidir que los pequeños errores se acumulen y den pie a una variación significativa en el total del conjunto.

SISTEMAS DE SUJECCIÓN PARA PUNZONES La elección del sistema de fijación de los punzones requiere un cierto grado de experiencia, ya que en general hay que elegir el mas sencillo posible y que sea compatible con una facil construcción y un rápido mantenimiento. Cualquier sistema de sujección que se utilice debe garantizar un buen funcionamiento de la matriz independientemente de: La forma que tenga el punzón Las dimensiones o figura que tenga que cortar o doblar El tipo de matriz Calidad y espesor del material a transformar Producción total que deba realizar la matriz

En realidad, cada sistema de sujección tiene ventajas o inconvenientes, dependiendo de la correcta aplicación que se haga de ellos. Los tipos de sujección pueden ser muy variados, pero en la práctica los mas utilizados se reducen a 4 o 5 que se indican a continuación: a)

Fijación por cabeza cónica

b)

Fijación por cabeza cilíndrica

c)

Fijación por atornillamiento

d)

Fijación con pasadores transversales

e)

Sistema de cambio rápido

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MATRICES PROGRESIVAS a) Cabeza cónica El sistema de punzón con cabeza cónica es uno de los mas utilizados, preferentemente en punzones cilíndricos normalizados. En el caso de perfiles mas complicados la cabeza se hace remachada despues del temple previo recocido de dicha zona. La mayor ventaja de éste sistema es su facilidad de mecanizado y la gran resistencia a la tracción que puede soportar. No obstante, su inconveniente es la dificultad para rebajar su cabeza (en los perfiles complicados) a la hora de hacer mantenimiento.

b) Cabeza cilíndrica El sistema de punzón con cabeza cilíndrica se utiliza preferentemente en los de formas simples puesto que para los de geometrias complicadas éste sistema es es complicado de mecanizar. La mayor ventaja (para los cilíndricos) es la facilidad en rebajar su cabeza para hacer mantenimiento, por contra, el mayor inconveniente está en la poca resistencia a la tracción que soportan. Éste problema se produce con frecuencia a no ser que el cambio de perfil se realice con un radio bien dimensionado.

c) Atornillamiento El sistema de sujección por tornillos es uno de los mas utilizados actualmente, sobre todo en punzones con perfiles complicados. Su facilidad de mecanizado en máquínas de erosión por hilo hace que toda su longitud tenga la misma forma y por lo tanto muy facil de suplementar a la hora de hacer mantenimiento.

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MATRICES PROGRESIVAS d) Pasadores transversales El sistema de fijación por medio de pasadores es especialmente indicado para punzones con perfiles estrechos que no se pueden sujetar con tornillos. Los pasadores se situan a la altura de la cabeza y cruzan tranversalmente el punzón de forma que sobresalen por ambos lados (el equivalente a su diámetro) para descansar en la regata que se ha hecho en el porta punzones. Sus posibilidades de suplementar en altura no son muchas puesto que hay que rebajar los pasadores o la altura de sus alojamientos en el punzón (en ningún el porta punzones), cada vez que se afilen.

e) Punzones de cambio rápido La utilización de cambio rápido de punzones es totalmente aconsejable en matrices progresivas de gran tamaño donde se hace necesario reducir el tiempo de mantenimiento. Su fácil posicionamiento y extracción en el portapunzones facilita su montaje y desmontaje sin necesidad de desmontar otros componentes de la matriz.

VER EJEMPL O EN PÁGIN A SIGUIENTE EJEMPLO PÁGINA

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PUNZÓN

Componentes de un utillaje de perforar basado en el sistema de punzones y casquillos de cambio rápido.

CASQUILLO

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Matriz con aplicación de distintos tipos de punzones.

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MATRICES PROGRESIVAS DOBLADO EN SENTIDO ASCENDENTE En algunas matrices progresivas, con frecuencia nos encontramos con ciertos doblados de algunas piezas, que necesariamente han de hacerse en sentido ascendente (de abajo arriba) y no descendente como es lo habitual. Este tipo de transformación presenta algunas dificultades técnicas que han de ser resueltas con cierta dosis de imaginación e ingenio. Para llevarlas a cabo, uno de los recursos mas utilizados consiste en diseñar algún mecanismo que convierta el movimiento descendente de la propia matriz y punzón en uno ascendente que doble la pieza.

En el ejemplo A y B podemos ver una situación como la comentada anteriormente en la que es necesario doblar una parte de la pieza utilizando un movimiento ascendente y no descendente como sería aconsejable. La razón de este cambio obedece a que la pieza, si es doblada de una sola vez, no será conformada adecuadamente y correrá riesgos de deformaciones en sus medidas. Este mismo sistema, también es válido doblar la pieza mas de los 90° a los que está solicitada en su zona M. Como podemos apreciar en el dibujo B el punto de giro N del balancín Q se encuentra en una coordenada D mas alta que el punto de contacto L que tiene este con la chapa. Esto quiere decir, que siempre que el punzón P continúe descendiendo sobre el balancín Q y este vaya girando sobre N, su punto de contacto con la pieza L se irá desplazando hacia arriba y hacia la derecha y en consecuencia cerrará mas la pieza. MA PRO

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MATRICES PROGRESIVAS Este detalle puede apreciarse con mas claridad en el detalle C indicado más abajo.

El funcionamiento de todo el sistema es siguiente; Después de haber hecho varios doblados de la pieza en una matriz progresiva, esta ha de ser finalmente cerrada, para lo cual utilizamos el descenso del punzón P que al contactar con el balancín Q este gira sobre su eje N y dobla la pieza durante su ascenso. Después del doblado, la matriz inicia la carrera ascendente de sus punzones mientras que la presión del resorte P hace girar el balancín Q y este bascula sobre su eje N. Este movimiento (hacia la derecha y hacia abajo) hace que se separe de la pieza y deje libre el paso para la siguiente.

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MATRICES PROGRESIVAS DOBLADO EN SENTIDO ASCENDENTE 2 En este nuevo ejemplo se van a doblar las aletas laterales de una pieza de pequeño tamaño que tiene su aplicación dentro del campo eléctrico. Igual que en el caso anterior, vamos a diseñar un mecanismo que convierta el movimiento descendente de un punzón en otro ascendente que doble la pieza. En este 2° ejemplo que nos ocupa, podemos ver una situación donde es necesario doblar las aletas una pieza utilizando el movimiento ascendente de un punzón que lo transmite otro con movimiento descendente. La razón de este mecanismo, obedece a que es mas aconsejable doblar las aletas con la pieza pisada y en sentido ascendente, que no hacerlo sin pisar y en sentido descendente. En este segundo caso, la pieza no estará correrá el riesgo de moverse o desplazarse.

El funcionamiento de todo el mecanismo es el siguiente: AI descender la parte superior de la matriz, el elemento A presiona sobre el percutor B mientras que el resorte C se comprime. En esta carrera de descenso, el balancín D es accionado por B y desplaza verticalmente el punzón E. Cuando el punzón E alcanza la pieza para doblarla, esta ya está pisada por el punzón F y lista para ser doblada. Después del doblado de la pieza, la matriz inicia la carrera ascendente, mientras que la presión del resorte C hace desplazar el balancín D y este hace lo propio con el punzón E, que vuelve a su posición de reposo. El resorte G tiene por misión, desplazar el punzón F hacia abajo para que este pise sobre la pieza antes de que el punzón E la alcance. Así pues, el punzón F también hace las veces de pisador, pero en este caso sin ir sujeto o atornillado en la propia placa. MA PRO

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MATRICES PROGRESIVAS DOBLADOS EN SENTIDO LATERAL Igual que sucede con los doblados en sentido ascendente, los doblados en sentido lateral también son muy característicos de las matrices progresivas. En algunas ocasiones nos encontramos con ciertos doblados de algunas piezas, que necesariamente han de hacerse en sentido lateral (de izquierda a derecha o de derecha a izquierda). Este tipo de doblado no acostumbra a ser frecuente pero sí muy práctico. La operación en si misma presenta pocas dificultades técnicas y resuelve de una manera fácil los doblados que no pueden hacerse en sentido vertical.

Para entender perfectamente como se realiza este tipo de doblados bastará con analizar el dibujo anterior del cual hacemos una descripción seguidamente.

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MATRICES PROGRESIVAS El funcionamiento es el siguiente; Tratándose de una matriz progresiva y después de haber hecho varios doblados de la pieza, esta va ha ser cerrada de la siguiente forma; El punzón superior P desciende sobre la cuña C y esta se desplaza lateralmente hacia L hasta contactar con la pieza y dejarla cerrada. Después del doblado, la matriz iniciará la carrera ascendente hasta el p.m. superior mientras que la presión del resorte R hará retroceder la cuña C a la posición inicial. La reacción lateral RL está pensada para impedir el pandeo del punzón P y en consecuencia su posible rotura. En casos de mayor envergadura de la pieza y la matriz, siempre podremos recurrir a elementos normalizados que sustituyan el punzón o la cuña descritos en este ejemplo. Como puede apreciarse facilmente, se trata de un sistema de doblado lateral donde se aplica el movimiento vertical de un punzón para transmitirlo lateralmente a otro. Una vez entendido el sistema de trabajo y funcionamiento de este sistema, pueden utilizarse diferentes diseños o variantes para conseguir los mismos objetivos. En todos los casos, es sumamente importante que todas las variables de este u otros diseños se hagan de acuerdo al tamaño de la pieza a transformar, al tamaño general de la matriz y al de las fuerzas que se produzcan al conformar.

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MATRICES PROGRESIVAS CORREDERA ESCAMOTEABLE Se trata de una solución singular y práctica basada en el aprovechamiento de una misma matriz progresiva para fabricar dos piezas simétricas aunque no exactamente iguales. Las dos piezas en cuestión únicamente se diferencian entre sí por los dos agujeros que lleva la primera mientras que en la segunda quedan anulados. Tratándose de una matriz progresiva de gran producción, hay que buscar una solución ágil y práctica capaz de fabricar las piezas por separado aunque sin costes adicionales muy elevados. La solución a este problema queda reflejada en los dibujos que acompañan estos textos y que explicamos a continuación. En el dibujo superior derecho podemos ver como los punzones g están cortando la pieza 1 debido a que la corredera b se ha desplazado en el sentido de la flecha y hace que los punzones permanezcan activos. Durante el tiempo que la corredera permanezca en esta posición todas las piezas que se fabriquen serán con agujeros. En el momento de fabricar la pieza 2, deberemos desplazar la corredera con el tirador d hasta que los rebajes que lleva en su cara inferior coincidan con la cabeza de los punzones. En ese momento, los resortes h empujaran los punzones hacia arriba y estos quedarán inactivos. Durante el tiempo que la corredera permanezca en esta posición todas las piezas fabricadas serán sin agujeros. Como se puede apreciar, se trata de un sistema ágil y sencillo que cumple a la perfección con la misión encomendada. El funcionamiento general de la matriz sigue siendo el mismo que en cualquier otra circunstancia. En este caso, se da la circunstancia que la corredera b también actúa como sufridera desplazándose dentro del porta punzones y cada vez que ha de activar o desactivar los punzones. La placa c hace las funciones de pisador, mientras que la banda a cortar descansa sobre la placa matriz f y esta sobre la base e. En el ejemplo de aplicación, podemos ver un dibujo esquematizado del montaje de las piezas 1 y 2 en posición de trabajo.

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