2.3. Utillajes y elementos de sujección Aunque lo cierto es que éste es un tema que sin duda podría ser objeto de un tema aparte por sí sólo, la infinidad de sistemas de sujeción empleados y, sobre todo, la inventiva que demuestra cada taller para la sujeción de piezas para su mecanizado hace que únicamente podamos adquirir una serie de conocimientos básicos pero imprescindibles para saber desenvolverse en dicha área.
2.3.1.
El concepto de utillaje
Como indica el enunciado, el utillaje como tal debe entenderse como cualquier artificio mecánico que haya sido diseñado específicamente para la sujeción de piezas, concretamente para su mecanizado en el tema que nos ocupa. Suele realizarse mediante el mecanizado una estructura de sujeción a la que se le incorporan diferentes elementos comerciales normalizados. Evidentemente, no siempre resulta necesario recurrir a la construcción de tales artificios, sino que en muchas ocasiones basta con sujetar la pieza a tornear con las garras del plato o la pieza a fresar con una simple mordaza o elementos de sujeción comerciales. Pueden ser puramente mecánicos o incluir elementos añadidos de sujeción de carácter neumático, hidráulico o incluso electromagnético. Ya que la diversidad de piezas a sujetar es apabullante y que los sistemas diseñados dependen en gran medida de las necesidades particulares o la inventiva demostrada en cada taller, nos limitaremos a incluir una serie de ejemplos gráficos de sujeción de piezas de diversa índole.
Figura 2.29. Colector amarrado mediante diferentes útiles de sujeción (foto AMFO).
Simplemente téngase en cuenta que habrá piezas que demostrarán una especial dificultad para ser amarradas en condiciones de estabilidad mínima, especialmente cuerpos complejos (con pocas superficies planas) y cuerpos de fundición.
De todos modos, han de considerarse una serie de principios para la sujeción de pieza que pasamos a resumir a continuación:
Asegurar una inmovilización total de la pieza a mecanizar.
Asegurar que la pieza en bruto puede ser mecanizada hasta una fase donde hayan sido terminadas una serie de superficies que sirvan de apoyo en un posterior montaje.
Evitar la posibilidad de movimiento de la pieza durante la fase de mecanizado, a pesar de las vibraciones, deformaciones o las distintas fuerzas de corte que puedan generarse. Hacer uso de diferentes elementos mecánicos que actúen como tope o como elementos de amarre.
Evitar que los propios elementos integrantes del utillaje o los elementos de sujección comerciales trabajen por encima de sus posbilidades, deformándose y haciendo peligrar la correcta posición y estabilidad de la pieza.
Intentar realizar una construcción lo más económica y ligera posible, siempre respetando unos criterios de seguridad básica imprescindible.
Asegurar un montaje y desmontaje lo más rápido posible, pero intentando minimizar al máximo los riesgos de accidente durante la manipulación de la pieza.
2.3.2.
Elementos de amarre
Para la gran mayoría de operaciones de torneado, la sujeción mediante el plato del torno o pinzas resulta suficiente, limitándose los trabajos de preparación a realizar a mecanizar las garras de dichos platos para adaptarse al perfil de las piezas (debe distinguirse entre las denominadas “garras duras” y las denominadas “garras blandas”, siendo éstas últimas ideales para tal fin). No obstante, la complejidad de ciertas piezas puede hacer necesario el uso de platos especiales o la creación de algún utillaje.
Figura 2.30.
Plato especial RÖHM.
Sin embargo, para las operaciones de taladrado y fresado la sujeción de la pieza se complica con mayor frecuencia: no insistiremos en elementos de sobra conocidos y ampliamente utilizados para la sujeción de piezas sencillas (como mordazas o platos electromagnéticos), sino en elementos comerciales de sujeción que, aunque también utilizados profusamente, son en ocasiones menos conocidos por personas ajenas al área que nos ocupa. Por ello, observe detenidamente la imagen que se adjunta de cada uno de estos elementos (le ayudará a recordar su utilidad en un futuro) y asóciela al nombre que los identifica. Las dimensiones de estos elementos suelen estar normalizadas, sobre todo en lo referente a la forma y dimensiones de la cabeza de los tornillos destinadas a alojarse en las guías de las mesas de las fresadoras y taladradoras. Bridas sencillas ajustables Elemento de amarre constituido generalmente por la brida propiamente dicha, un tornillo de posicionamiento y un tornillo de apoyo para regular la altura de amarre. El tornillo de posicionamiento posee una cabeza diseñada para su alojamiento en las ranuras en forma de T invertida de las que disponen las mesas de la fresadoras y taladradoras. La brida puede ser plana o estar acodada para facilitar el amarre de ciertas piezas.
Bridas de horquilla Las bridas de horquilla se distinguen de las anteriores por estar ranuradas a lo largo de su eje principal, a fin de facilitar el desplazamiento y posterior posicionado del tornillo de posicionamiento.
Bridas de dentado escalonado Poseen un fresado progresivo en uno de sus extremos, a modo de escalones, por lo que sólo son válidas para utilizar con los calzos o bloques escalonados que se describirán a continuación. Poseen la ventaja de poder realizar la regulación en altura fácil e intuitivamente, aunque los calzos variables pueden sustituirlos con ventaja en caso de necesitar una mayor precisión.
Bridas de amarre rápido Actúan a modo de palancas, lo que les confiere una rapidez de amarre sumamente extrema. Suelen utilizarse para la sujeción de chapas, cuando se realizan sobre ellas trabajos de soldadura, plegados ligeros, taladrado, etc. Mordazas de fijación rápida En realidad se trata de estructuras formadas por dos elementos, donde uno de ellos se desplaza oblicuamente respecto al otro gracias a un tornillo de regulación y se consigue una considerable fuerza de apriete por efecto de cuña. La pieza que permanece inmóvil se fija a la mesa, habitualmente mediante espárragos y tuercas en forma de T.
Espárragos, tornillos y tuercas en forma de T Este tipo de elementos actúa ubicándolos sobre las ranuras en forma de T invertida de las que disponen las mesas de fresadoras y taladradoras, (observar con detenimiento las fotografías de la mesa insertada en el apartado de descripción de la fresadora). Pueden establecer un gran número de combinaciones con estos y otros tipos de elementos para forzar la sujeción de la pieza.
Calzos y bloques escalonados Están provistos de un dentado en escalera, y pueden encontrarse con diferente medida y número de escalones, según necesidades. Al igual que las bridas con dentado escalonado, también poseen la ventaja de poder realizar la regulación de manera fácil e intuitiva.
Calzos variables Los calzos variables suelen poseer un cuerpo cilíndrico, poseyendo un husillo y una placa superior regulable en altura donde apoya la superficie del elemento a sujetar. Generalmente, la superficie de apoyo superior puede adquirirse plana, en forma de V, con pivote para centrajes o poseer forma semiesférica, para poder servir de apoyo estable con superficies curvadas.
Actúan, por tanto, como elemento de apoyo y no como elemento tensor. Cubos y escuadras de sujeción Se trata de cuerpos realizados en fundición gris, provistos de una serie de ranuras y alojamientos en forma de T para la sujeción de una o más piezas. Existen de muchos tamaños y calidades, pero en general todos se caracterizan por poseer dichos alojamientos a unas distancias predefinidas, que ayudan a posicionar fácilmente la pieza y facilitan enormemente la programación de las máquinas C.N.C. al conocerse el lugar de posicionado.
Lógicamente existe una gran variedad de elementos de sujeción que no se han incluido aquí, pero con esta lista hemos conseguido hacer un breve resumen de los elementos estándar más comúnmente empleados.
• Resumen
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El utillaje es un artificio mecánico diseñado específicamente para la sujeción de piezas, concretamente para su mecanizado o verificación. Suele realizarse mediante el mecanizado una estructura de sujeción a la que se le incorporan diferentes elementos comerciales normalizados.
