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Mar 23, 2024

Estrategias para doblar piezas pequeñas en un taller de fabricación de chapa.

Formar piezas pequeñas presenta una serie de desafíos, muchos de los cuales pueden superarse con equipos del tamaño adecuado. Imagine un departamento de conformado que procesa una variedad de geometrías y espesores de piezas.

Formar piezas pequeñas presenta una serie de desafíos, muchos de los cuales pueden superarse con equipos del tamaño adecuado.

Imagine un departamento de conformado que procesa una variedad de geometrías y espesores de piezas. Es un día normal hasta que un trabajo urgente entra en juego. El trabajo tiene piezas de trabajo que requieren una cama plegadora suficientemente grande. El gerente de producción corre hacia esa gran máquina solo para encontrarla configurada con unas pocas herramientas estrechas y segmentadas y un operador formando un gran lote de soportes pequeños. Es hora de un cambio rápido.

Aun así, el efecto de ese cambio inesperado genera repercusiones en todo el taller. El operador llega tarde a la entrega de esas piezas pequeñas, lo que significa que el trabajo se encuentra en una plataforma cerca del ensamblaje, esperando que se formen los últimos pequeños soportes.

Este escenario puede cambiar si un fabricante desarrolla una estrategia para formar piezas pequeñas. Un elemento crítico de esto implica describir la naturaleza de la mezcla de productos del taller y la naturaleza de las piezas pequeñas que maneja el departamento de conformado, incluida la geometría de las piezas y las tendencias de la demanda. A partir de esto, un taller puede identificar los métodos, herramientas y tecnologías de conformado que ayudarían al departamento de conformado a producir más piezas de calidad en menos tiempo, sin importar cuán grandes o pequeñas sean esas piezas.

Históricamente, operar una plegadora mientras se forman piezas pequeñas y complicadas no ha sido el trabajo más seguro en el piso, especialmente si ese operador trabajaba en equipos viejos sin protección moderna. Los operadores que forman una pieza pequeña a menudo no tienen más remedio que colocar sus manos muy cerca de la herramienta.

Idealmente, deberían poder sostener piezas de trabajo pequeñas desde abajo, deslizando la pequeña pieza en bruto contra el tope trasero con los pulgares y los dedos lejos de los puntos de aprisionamiento. Una plegadora con cortinas de luz podría ver esos dedos como una obstrucción y detener la operación como medida de seguridad. Algunas piezas pueden ser tan pequeñas que, en algunos equipos, la única forma segura en que un operador puede formarlas es colocar el espacio en blanco en la herramienta y usar botones de palma para accionar el ariete. Si no está asegurada, es posible que la pieza en bruto no quede al ras de las superficies de medición, lo que coloca la curva en una ubicación ligeramente diferente. Esto puede hacer que la pieza quede fuera de tolerancia, lo que a su vez hace que toda la operación sea menos eficiente.

La ergonomía y la fatiga del operador también desempeñan aquí un papel importante, aunque no son tan evidentes como en el caso de piezas extremadamente grandes. Si alguien ve a varios operadores levantando una pieza de trabajo grande mientras ésta oscila hacia arriba para formar una brida de borde, sabrá que la configuración no es la ideal. Pero la formación de piezas pequeñas no parece demasiado ardua, al menos a primera vista.

Aún así, los operadores que necesitan asegurar una pieza pequeña en un freno grande pueden encontrar el trabajo estresante e incluso intimidante. Y si se trabaja con una máquina más antigua sin protección de proximidad, un operador (especialmente uno cansado) con los dedos demasiado cerca de la línea de curvatura plantea serios problemas de seguridad.

Luego vienen las ineficiencias de producción, siendo la más obvia el problema de utilizar la tecnología de fabricación incorrecta para el trabajo, como una prensa plegadora enorme para una pieza pequeña. Formar una pieza pequeña tras otra en una plegadora grande puede ser un punto de estrangulamiento grave, ya que roba recursos que podrían utilizarse mejor para trabajos más grandes.

Los problemas de productividad se agravan si surgen problemas de precisión, especialmente considerando las herramientas estrechas y afiladas que a menudo requieren las piezas de trabajo pequeñas. El doblado con aire sobre una matriz aguda produce un radio pequeño y una configuración que en general puede ser susceptible a la variación del ángulo. Algunas operaciones pueden recurrir al fondo para lograr un ángulo repetible, especialmente en máquinas más antiguas, pero esto introduce más desgaste de la herramienta, así como preocupaciones sobre el tonelaje de conformado, especialmente si el operador usa un ancho de matriz demasiado estrecho para la aplicación.

Incluso sin problemas de precisión, los operadores todavía tienen que lidiar con la manipulación de numerosas piezas pequeñas. Considere todo el ciclo de doblado, no solo el movimiento del ariete (que puede ser lento en máquinas hidráulicas más antiguas), sino también los movimientos que realizan los operadores mientras doblan una pieza pequeña tras otra. Se dan la vuelta, agarran un espacio en blanco, forman la pieza y luego se dan la vuelta nuevamente para apilar la pieza formada. Probablemente este movimiento no pueda evitarse en el caso de piezas de trabajo más grandes, pero existen alternativas para las más pequeñas.

Las prensas plegadoras con bancadas cortas y mesas delante de la bancada de formación tienen el tamaño adecuado para la formación de piezas pequeñas.

Como ocurre con cualquier otra cosa en el taller fabuloso, la combinación de piezas debe dictar la estrategia de producción. Si una operación procesa una gran cantidad de piezas pequeñas, idénticas (o al menos similares), todas con uno o dos dobleces paralelos, entonces esas piezas pequeñas podrían formarse todas a la vez. Se pueden unir con micropestañas o perforar con herramientas que crean líneas “separables”, lo que puede minimizar o eliminar la necesidad de desbarbar. De hecho, las piezas pequeñas no se vuelven “pequeñas” hasta que se separan después de su formación.

Incluso si es necesario desbarbar las piezas formadas después de separarlas, formar piezas todas a la vez aún puede tener sentido. Piense en la reducción del manejo de materiales, el menor desgaste del equipo y, lo más importante de todo, la menor fatiga del operador. La estrategia realmente puede cambiar las reglas del juego y, a veces, ayudar a un taller a ganar ofertas que de otro modo no podría, especialmente para trabajos de mayor volumen.

Aunque esta estrategia de agrupación puede funcionar para soportes simples, probablemente no sea adecuada para piezas más complicadas con múltiples curvaturas en varias orientaciones. Para formar de forma segura y productiva una serie de piezas complejas, los talleres deben tener en cuenta cuatro factores: el calibre, la plegadora en sí, las herramientas y el software que lo une todo.

Cuando es necesario formar piezas pequeñas dentro de tolerancias estrictas, el operador tiene poco margen de error. Los problemas de precisión suelen comenzar con una mala medición. A veces, un operador puede tener problemas para deslizar una pieza pequeña y muy delgada de forma segura contra un tope trasero. Si la pieza queda ligeramente torcida, la línea de curvatura inicial puede estar ligeramente desviada y las desviaciones de tolerancia se acumulan a partir de ahí.

El tope trasero CNC adecuado puede ayudar en este caso. Considere un tope trasero de 5 ejes que se mueve en Z1 y Z2 (de lado a lado a lo largo de la cama) para configuraciones por etapas que utilizan múltiples conjuntos de herramientas. También se mueve en R (arriba y abajo), lo que puede ser fundamental para guiar una pieza de trabajo a través de la formación de protuberancias. La posición del tope trasero a lo largo del eje R ayuda al operador a mantener un paso constante (distancia entre los golpes) en todo el radio de los golpes.

El tope trasero se mueve en X, por supuesto (acercándose y alejándose de la herramienta), pero también puede moverse en delta X, que puede tener un accesorio para el dedo que se puede mover hacia adentro y hacia afuera de forma independiente. Para formar piezas muy pequeñas, algunas operaciones utilizan el eje X como tope trasero y el eje delta-X como tope lateral. Incluso si el medidor se mueve en delta-X solo 1 o 2 pulgadas, eso podría ser suficiente para proporcionar un medidor lateral seguro para una pieza pequeña.

Las plegadoras eléctricas accionadas por husillo de bolas ofrecen dos elementos que ayudan enormemente a la formación de piezas pequeñas. En primer lugar está su precisión de posicionamiento. Un sobrecarrera muy leve del ariete puede causar estragos en el trabajo de conformado de piezas pequeñas y de precisión.

En segundo lugar está su velocidad y aceleración. La aceleración y desaceleración casi inmediata significa que el operador no está esperando que el ariete alcance su velocidad de trabajo. Esto se vuelve aún más importante para piezas pequeñas, donde el recorrido del ariete puede ser mínimo. Esa aceleración inmediata también significa que el programa de curvas puede mantener alturas abiertas mínimas. El ariete se eleva lo suficiente para que el operador posicione la pieza de trabajo y luego comienza el siguiente doblez.

Los operadores pueden sentarse en un taburete, recuperar los espacios en blanco apilados en una mesa que se extiende desde la base del freno y luego volver a colocar la pieza terminada en la mesa inmediatamente después de darle forma, sin girar, estirar ni realizar otros movimientos desperdiciados. También pueden recuperar herramientas pequeñas y configurar rápidamente el siguiente trabajo, lo que podría implicar uno o varios conjuntos de herramientas.

Sin embargo, para lograr este tipo de productividad se necesita algo más que un pequeño freno. En primer lugar, necesita una protección adecuada, idealmente de proximidad. Los más comunes involucran sistemas que se desplazan en el costado del ariete y emiten rayos láser o campos que rodean la punta del punzón.

Las plegadoras pequeñas ofrecen protección, incluidas barreras duras y protección de proximidad que detecta obstrucciones debajo de la punta del punzón, para mantener seguros a los operadores y al personal cercano.

Algunos sistemas incluyen detección de presión que agrega otra capa de seguridad. Si la máquina sabe que controla aire calibre 16. aluminio sobre un ancho de matriz específico, conoce el tonelaje que debe ejercer durante el ciclo de plegado. Si el operador coloca por error, digamos, una pieza de acero inoxidable de 0,25 pulgadas de espesor entre las herramientas, la máquina se detendrá tan pronto como el punzón haga contacto y aplique presión. Lo mismo sucedería si el operador instala por error un troquel demasiado estrecho para el trabajo.

En segundo lugar, la máquina requiere herramientas de precisión. Colocar herramientas de baja calidad en una plegadora de alta precisión es un poco como poner neumáticos desgastados en un Ferrari. No obtendrás lo que estás pagando. La variación angular puede verse amplificada por las herramientas afiladas que requieren muchas piezas pequeñas. Nuevamente, tener las herramientas incorrectas para el trabajo podría hacer que el operador recurra al doblado inferior. Y al tocar fondo, un operador puede desgastar las herramientas prematuramente y realmente no aprovechar al máximo la máquina.

Las herramientas afiladas rectificadas con precisión no solo ayudan a lograr las bridas cortas que son comunes en piezas pequeñas, sino que también ayudan a aprovechar al máximo la repetibilidad del ariete de una plegadora eléctrica. Estas máquinas permiten al operador mover el ariete en incrementos diminutos (unas pocas milésimas de pulgada) para marcar la profundidad de penetración justa y lograr el ángulo correcto (teniendo en cuenta el retorno elástico).

Dicho esto, los requisitos de la aplicación siempre deben impulsar la selección de herramientas, independientemente del tamaño de la pieza. Un trabajo que requiere un radio mayor probablemente requerirá una apertura de troquel más grande. Además, la física de la flexión no cambia solo porque las piezas sean pequeñas y los movimientos del ariete sean leves (al menos en relación con la formación de piezas grandes sobre una matriz en V ancha). Un dado agudo con un radio de hombro afilado podría formar con éxito una brida corta, pero doblarlo en dados agudos puede aumentar el tonelaje de conformado, especialmente para materiales más gruesos.

Muchas operaciones pueden colocar herramientas en una prensa plegadora pequeña para que pueda doblar una pieza complicada en una configuración o aceptar una variedad de piezas pequeñas durante un turno. El operador no necesita perder tiempo cambiando, simplemente llama el nuevo programa, ejecuta una pieza de prueba y comienza el siguiente trabajo.

Los controles de las máquinas modernas muestran la aplicación gráficamente, guiando a los operadores a través de la configuración del trabajo y la secuencia de plegado, haciendo uso de la sujeción hidráulica, luces indicadoras de herramientas y otras ayudas para los trabajadores para mostrar qué va y dónde.

Lo que lo une todo es el software, ya sea basado en una máquina OEM o proporcionado por un tercero. La idea es unir todo el ciclo de plegado en blanco. La flexión alarga el metal, por lo que un cambio en la flexión cambia el tamaño de la pieza en bruto en el corte o punzonado con láser. La colocación de una micropestaña en una pieza pequeña en un nido cortado con láser puede cambiar una estrategia de tope trasero en la plegadora. La orientación de una pieza en el nido afecta la dirección de la fibra, lo que a su vez puede afectar la flexión, especialmente para trabajos de ultraprecisión.

Consideremos nuevamente el escenario en el que una plegadora convencional está bloqueada formando un gran lote de piezas pequeñas, creando un punto de estrangulamiento operativo. Primero, piense en el flujo de productos. Si es necesario producir las piezas en un volumen determinado para satisfacer la demanda de los procesos posteriores, ¿se podrían juntar las piezas y formar grupos? ¿Se podrían formar algunas características con herramientas de forma en la punzonadora, si están disponibles? De las piezas que quedan, ¿podría la operación beneficiarse al enviar esos trabajos a una máquina dedicada a trabajos pequeños?

Muchas operaciones podrían evitar las plegadoras pequeñas porque les preocupa su utilización. Después de todo, una prensa plegadora con una base más grande puede formar piezas más cortas, pero una máquina pequeña no puede manejar físicamente piezas más grandes.

El problema es que los clientes no pagan por la utilización de la máquina; están pagando por la capacidad de respuesta del fabricante. Además de mejorar la seguridad y la ergonomía para los operadores, una máquina dedicada a piezas de trabajo pequeñas puede eliminar las limitaciones de conformado, liberar capacidad en otras partes del departamento de plegado y, por lo tanto, aumentar la capacidad de respuesta del taller. Y ahora más que nunca, la respuesta rápida es realmente importante.

Incluso las máquinas pequeñas podían manejar piezas de distintos tamaños.