Una punzonadora es un tipo de prensa que se utiliza para cortar agujeros en el material. Puede ser pequeño y operado manualmente y contener un juego de troqueles simple , o ser muy grande, operado por CNC , con una torreta de estaciones múltiples y contener un juego de troqueles mucho más grande y complejo.
Las punzonadoras son máquinas grandes con un marco tipo 'C' o un marco tipo 'pórtico' (puente). El tipo C tiene el ariete hidráulico en la parte superior, mientras que el marco del pórtico es muy parecido a un círculo completo con el ariete centrado dentro del marco para evitar la deflexión o distorsión del marco.
Las prensas tipo C tienen una placa de base que se utiliza para bloquear el soporte inferior del troquel. Para bloquear la matriz, se utilizan pernos en T, por lo que esta placa contiene ranuras en T en las que se deslizan los pernos en T. Estas ranuras se colocan en diagonal y con una ranura horizontal al lado más largo de la placa, es la práctica general. Estas ranuras llegan hasta un orificio central practicado en la placa, siendo el orificio lo suficientemente grande como para alojar otro casquillo con un orificio, siendo utilizado el orificio para dejar caer la pieza troquelada al fondo de la prensa. La parte superior de la herramienta estaba apoyada contra un ariete deslizante vertical con un sistema de sujeción que se adapta sólo a un diámetro particular de un miembro cilíndrico roscado llamado "vástago" de la herramienta. La parte inferior de la herramienta está bloqueada a la placa base inferior y la parte superior de la herramienta está bloqueada al ariete deslizante. Las partes superior e inferior de la herramienta generalmente están guiadas por conjuntos de pilar y casquillo adecuados, lo que proporciona seguridad a los elementos de punzonado de la herramienta.
Generalmente, la herramienta se coloca ligeramente por encima de la placa de base inferior proporcionando dos bloques paralelos rectificados con precisión al mismo tamaño. Esta es una acción necesaria ya que en muchas herramientas, los desechos (piezas cortadas que son un desperdicio) se descargan a través del elemento inferior de la herramienta, no necesariamente en el centro de la herramienta. El recorte o la pieza en bruto (la porción requerida) sale del troquel en diferentes lugares. Estos deben sacarse horizontalmente entre los paralelos colocados. De lo contrario, se acumulan dentro de la herramienta y causan daños graves a la misma.
En prensas muy pesadas con mayor tonelaje, el ariete deslizante también tiene una placa gruesa con ranuras en T para bloquear la placa superior de la herramienta (llamada soporte superior). En tales casos el cilindro roscado llamado vástago no está unido a la herramienta. Las abrazaderas son mecánicas (operadas manualmente con llaves) o neumáticas.
Las punzonadoras tipo torreta tienen una mesa o bancada con cepillos o rodillos para permitir que la pieza de chapa se desplace con baja fricción. Los cepillos se utilizan cuando se deben minimizar los rayones en la pieza de trabajo, como con el aluminio cepillado o los materiales muy pulidos.
La punzonadora se caracteriza por parámetros como:
Las punzonadoras suelen denominarse por su tonelaje y tamaño de mesa. En un entorno de producción, la máquina más utilizada actualmente es una prensa de 30 toneladas. El tonelaje necesario para cortar y formar el material es bien conocido, por lo que dimensionar las herramientas para un trabajo específico es una tarea bastante sencilla. Según las necesidades, el tonelaje de las prensas puede llegar incluso a 2.000 o 2.500 toneladas.
Un juego de troqueles consta de un conjunto de punzones ( macho ) y troqueles ( hembra ) que, cuando se presionan juntos, forman un agujero en una pieza de trabajo (y también pueden deformar la pieza de trabajo de alguna manera deseada). Los punzones y matrices son extraíbles y el punzón se fija al ariete durante el proceso de punzonado. El ariete se mueve hacia arriba y hacia abajo en un movimiento lineal vertical, forzando al punzón a través del material hacia el troquel.
La bancada principal de la mayoría de las máquinas se llama eje 'X', y el eje 'Y' está en ángulo recto y se le permite desplazarse bajo control CNC. Dependiendo del tamaño de la máquina, las bancadas y el peso de la pieza de chapa, los motores necesarios para mover estas mesas de ejes variarán en tamaño y potencia. Los estilos más antiguos de máquinas utilizaban motores de CC; sin embargo, con los avances tecnológicos, las máquinas actuales utilizan principalmente motores de CA sin escobillas como accionamiento.
Para iniciar un ciclo, el controlador CNC ordena a los variadores que muevan la mesa a lo largo de los ejes X e Y hasta la posición deseada. Una vez en posición, el control inicia la secuencia de punzonado y empuja el ariete desde el punto muerto superior (TDC) hasta el punto muerto inferior (BDC) a través del plano del material. (Los términos BDC y TDC se remontan a prensas más antiguas con embragues neumáticos o hidráulicos. En las máquinas actuales, BDC/TDC en realidad no existe, pero todavía se utilizan para la parte inferior y superior de un recorrido).
En su recorrido de PMS a BDC, el punzón penetra en el material, empujándolo a través del troquel, obteniendo la forma determinada por el diseño del punzón y troquel. El trozo de material (slug) cortado de la pieza de trabajo se expulsa a través de la matriz y la placa de refuerzo y se recoge en un contenedor de desechos. [1] El retorno al PMS indica al control que comience el siguiente ciclo.
La punzonadora se utiliza para producciones de gran volumen. Los tiempos de ciclo suelen medirse en milisegundos. El rendimiento del material se mide como porcentaje de piezas desperdiciadas por hoja procesada. Los programas CAD/CAM maximizan el rendimiento al anidar piezas en el diseño de la hoja. [ cita necesaria ]
La mayoría de las punzonadoras actuales funcionan hidráulicamente. Las máquinas más antiguas, sin embargo, tienen arietes accionados mecánicamente, lo que significa que la potencia del ariete la proporciona un volante pesado que gira constantemente . El volante impulsa el ariete mediante un brazo Pitman . En el siglo XIX, los volantes eran impulsados por correas de cuero unidas a un eje lineal, que a su vez conducía a una planta de vapor. En el lugar de trabajo moderno, el volante es accionado por un motor eléctrico. [ cita necesaria ]
Las punzonadoras mecánicas se dividen en dos tipos distintos, según el tipo de embrague o sistema de frenado con el que estén equipadas. Generalmente, las prensas más antiguas son prensas de "revolución completa" que requieren una revolución completa del cigüeñal para detenerse. Se sabe que las prensas de embrague de revolución completa son peligrosas y están prohibidas en muchos países a menos que el punto de aprisionamiento esté completamente protegido. Esto se debe a que el mecanismo de frenado depende de un conjunto de llaves elevadas o "perros" que caen en las ranuras correspondientes para detener el ariete. Un embrague de revolución completa solo puede detener el ariete en el mismo lugar: el punto muerto superior. Las prensas más nuevas suelen ser prensas "parcialmente revolucionarias" equipadas con sistemas de frenado idénticos a los frenos de los camiones comerciales. Cuando se aplica aire, un freno tipo banda se expande y permite que el cigüeñal gire. Cuando se aplica el mecanismo de parada, el aire se purga, lo que hace que el embrague se abra y el sistema de frenado se cierre, deteniendo el ariete en cualquier parte de su rotación. Las unidades modernas de embrague y freno de revolución parcial son normalmente unidades combinadas que funcionan en modo a prueba de fallos, una válvula de seguridad de aire dual activa el embrague e inicia el movimiento deslizante y el freno se aplica mediante resortes. [ cita necesaria ]
Las punzonadoras hidráulicas accionan el ariete con un cilindro hidráulico en lugar de un volante, y están controladas por válvulas o por válvulas y retroalimentación. Las máquinas controladas por válvula generalmente permiten una operación de un solo golpe, lo que permite que el ariete suba y baje cuando se le ordene. Los sistemas de retroalimentación controlada permiten que el ariete se controle proporcionalmente dentro de puntos fijos según lo ordenado. Esto permite un mayor control sobre la carrera del ariete y aumenta las tasas de punzonado, ya que el ariete ya no tiene que completar la carrera completa tradicional hacia arriba y hacia abajo, sino que puede operar dentro de un período de carrera muy corto. [ cita necesaria ]
Una punzonadora de torreta con servoaccionamiento utiliza servoaccionamientos de CA gemelos acoplados directamente al eje de transmisión. Este sistema de transmisión combina la simplicidad de la tecnología original de embrague y freno con la velocidad de un sistema impulsado por ariete hidráulico. Esto da como resultado un alto rendimiento, confiabilidad y menores costos operativos. Un sistema de prensa con servoaccionamiento no tiene sistemas hidráulicos complejos ni enfriadores de aceite, lo que reduce los costos de mantenimiento y reparación. Una prensa de torreta puede equiparse con tecnología avanzada que almacena y reutiliza la energía generada durante la desaceleración del ariete, proporcionando ahorros extendidos de energía eléctrica. [ cita necesaria ]