Una prensa punzonadora es un tipo de prensa mecánica que se utiliza para cortar agujeros en el material. Puede ser pequeña y de operación manual y contener un juego de troqueles simple , o puede ser muy grande, operada por CNC , con una torreta de varias estaciones y contener un juego de troqueles mucho más grande y complejo.
Las prensas punzonadoras son máquinas grandes con un bastidor tipo "C" o un bastidor tipo "portal" (puente). El tipo C tiene el ariete hidráulico en la parte superior más adelantada, mientras que el bastidor tipo portal es muy similar a un círculo completo con el ariete centrado dentro del bastidor para evitar que este se deforme o deforme.
Las prensas de tipo C tienen una placa de base que se utiliza para bloquear el soporte inferior de la matriz. Para bloquear la matriz, se utilizan pernos en T y, por lo tanto, 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, como es la práctica general. Estas ranuras llegan hasta un orificio central hecho en la placa, el orificio es lo suficientemente grande como para acomodar otro casquillo con un orificio, el orificio se utiliza para dejar caer la pieza perforada al fondo de la prensa. La parte superior de la herramienta se apoya contra un ariete deslizante vertical con un sistema de sujeción que se adapta solo 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 de 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 pilares y casquillos adecuados, lo que brinda seguridad a los elementos de perforación 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 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. Los desechos o la pieza en bruto (la porción requerida) salen de la matriz en diferentes lugares. Estos deben sacarse horizontalmente de entre los paralelos colocados. De lo contrario, se acumulan dentro de la propia herramienta y causan graves daños a la herramienta.
En las prensas muy pesadas y de mayor tonelaje, el émbolo deslizante también tiene una placa gruesa con ranuras en T para bloquear la placa superior de la herramienta (llamada travesaño superior). En estos casos, el cilindro roscado llamado vástago no está unido a la herramienta. Las abrazaderas son mecánicas (operadas manualmente con llaves) o neumáticas.
Las punzonadoras de torreta tienen una mesa o bancada con cepillos o rodillos que permiten que la pieza de chapa metálica se desplace con poca fricción. Los cepillos se utilizan cuando es necesario minimizar los rayones en la pieza de trabajo, como en el caso del aluminio cepillado o de materiales muy pulidos.
La prensa punzonadora se caracteriza por parámetros como:
Las prensas punzonadoras suelen clasificarse por su tonelaje y tamaño de la mesa. En un entorno de producción, la máquina que se utiliza con mayor frecuencia en la actualidad es una prensa de 30 toneladas. El tonelaje necesario para cortar y dar forma al material es bien conocido, por lo que dimensionar las herramientas para un trabajo específico es una tarea bastante sencilla. Según los requisitos, el tonelaje puede llegar incluso a prensas de 2000 a 2500 toneladas.
Un juego de matrices consta de un conjunto de punzones ( macho ) y matrices ( hembra ) que, cuando se presionan juntos, forman un orificio en una pieza de trabajo (y también pueden deformar la pieza de trabajo de alguna manera deseada). Los punzones y las 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 atravesar el material hacia la matriz.
La bancada principal de la mayoría de las máquinas se denomina eje "X", y el eje "Y" se encuentra en ángulo recto con respecto a este y puede desplazarse bajo control CNC. Según el tamaño de la máquina, las bancadas y el peso de la pieza de chapa metálica, los motores necesarios para mover estas mesas de ejes variarán en tamaño y potencia. Los estilos de máquinas más antiguos utilizaban motores de corriente continua; sin embargo, con los avances tecnológicos, las máquinas actuales utilizan principalmente motores de corriente alterna sin escobillas para los accionamientos.
Para iniciar un ciclo, el controlador CNC ordena a los accionamientos 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 las prensas más antiguas con embragues neumáticos o hidráulicos. En las máquinas actuales, BDC/TDC en realidad no existen, pero aún se utilizan para la parte inferior y superior de una carrera).
En su recorrido desde el punto muerto superior al punto muerto inferior, el punzón penetra en el material, empujándolo a través de la matriz, obteniendo la forma determinada por el diseño del punzón y la matriz. El trozo de material (slug) cortado de la pieza de trabajo se expulsa a través de la matriz y la placa de soporte y se recoge en un contenedor de desechos. [1] El retorno al punto muerto superior envía una señal al control para comenzar el siguiente ciclo.
La prensa punzonadora se utiliza para la producción de grandes volúmenes. Los tiempos de ciclo suelen medirse en milisegundos. El rendimiento del material se mide como porcentaje de piezas que se desechan por hoja procesada. Los programas CAD/CAM maximizan el rendimiento al anidar las piezas en el diseño de la hoja. [ cita requerida ]
La mayoría de las prensas punzonadoras actuales funcionan con accionamiento hidráulico. Sin embargo, las máquinas más antiguas tienen cilindros accionados mecánicamente, lo que significa que la potencia del cilindro la proporciona un volante pesado que gira constantemente . El volante acciona el cilindro mediante un brazo Pitman . En el siglo XIX, los volantes funcionaban con correas de transmisión de cuero unidas a ejes de transmisión, que a su vez iban a una planta de vapor. En el lugar de trabajo moderno, el volante funciona con un motor eléctrico. [ cita requerida ]
Las prensas punzonadoras mecánicas se dividen en dos tipos distintos, según el tipo de embrague o sistema de freno con el que estén equipadas. Por lo general, las prensas más antiguas son prensas de "revolución completa" que requieren una revolución completa del cigüeñal para detenerse. Se sabe que las prensas con embrague de revolución completa son peligrosas y están prohibidas en muchos países a menos que el punto de pinzamiento esté completamente protegido. Esto se debe a que el mecanismo de frenado depende de un conjunto de llaves elevadas o "pernos" que caen en 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 de "revolución parcial" equipadas con sistemas de freno idénticos a los frenos de los camiones comerciales. Cuando se aplica aire, un freno de tipo banda se expande y permite que el cigüeñal gire. Cuando se aplica el mecanismo de detención, se purga el aire, lo que hace que el embrague se abra y el sistema de freno se cierre, deteniendo el ariete en cualquier parte de su rotación. Las unidades modernas de embrague y freno de revolución parcial normalmente son unidades combinadas que funcionan en un modo a prueba de fallas, una válvula de seguridad de aire doble activa el embrague e inicia el movimiento de deslizamiento y el freno se aplica mediante resortes. [ cita requerida ]
Las prensas 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 válvulas suelen permitir una operación de una sola carrera, lo que permite que el ariete se desplace hacia arriba y hacia abajo cuando se lo 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 una ventana de carrera muy corta. [ cita requerida ]
Una prensa punzonadora de torreta con servomotor utiliza dos servomotores de CA 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 accionado por ariete hidráulico. Esto da como resultado un alto rendimiento, confiabilidad y menores costos operativos. Un sistema de prensa con servomotor no tiene sistemas hidráulicos complejos ni enfriadores de aceite, lo que reduce los costos de mantenimiento y reparación. Una prensa de torreta puede estar equipada con tecnología avanzada que almacena y reutiliza la energía generada durante la desaceleración del ariete, lo que proporciona un ahorro prolongado de energía eléctrica. [ cita requerida ]