Medición precisa de la caída del troquel en superficies cortadas
Existen muchos tipos de mecanizado en prensa, como el troquelado, el plegado y el estirado. Entre estos tipos, el troquelado también incluye el perforado y el mecanizado de entalladuras. La superficie producida por el troquelado es la superficie de corte, y mediante la inspección de la forma de la superficie de corte, es posible identificar condiciones tales como la holgura entre el punzón y el troquel.
En esta sección se explican los conocimientos básicos sobre el troquelado y el principio de aparición de la caída. También introduce problemas en la medición de la caída y otras secciones transversales de corte, y una solución a esos problemas.
- Caída por troquelado
- Superficie de corte resultante del troquelado o estampado.
- Holgura
- Proceso de troquelado
- Dificultades para medir la caída
- Soluciones de medición de caída
- Resumen: una mejora y mayor eficiencia para la medición de caída
Caída por troquelado
La caída por troquelado es un fenómeno que se produce en la superficie de un producto mecanizado por cizallamiento. Cuando el material mecanizado se corta con un punzón y un troquel, el material es arrastrado por la fuerza de tracción producida en la superficie cortada, lo que produce una superficie lisa. Esta superficie lisa se conoce como caída. El tamaño y la forma varían en función del espacio libre entre el punzón y el troquel. La holgura entre el punzón y el troquel tiene un gran efecto en la calidad del producto, así como en la vida útil de la máquina de prensado.
Superficie de corte resultante del troquelado o estampado.
La superficie de corte resultante del troquelado se compone de cuatro capas: caída, superficie de troquelado, superficie de fractura y rebabas. Aunque la pieza sea una lámina plana, la superficie no es lisa.
Como se explicó anteriormente, la caída es una superficie lisa que se crea como resultado de la tensión en la superficie del material mecanizado. La superficie de corte es una superficie brillante creada por el punzón insertado en el material mecanizado. Hay finas rayas verticales en la superficie de la cizalla que se formaron como resultado de la abrasión por arañazos en el punzón, metal depositado u otra sustancia. La superficie de fractura es más rugosa que la del troquelado, con aspecto de haber arrancado el material mecanizado. Las rebabas tienen formas duras y afiladas y bordes dentados.
Las condiciones de la superficie de corte varían en función del material mecanizado, la velocidad de descenso del punzón y el tamaño de la holgura entre el punzón y el troquel.
- A
- Caída
- B
- Superficie de cizallamiento
- C
- Superficie de fractura
- D
- Rebabas
- E
- Espesor de la lámina
Holgura
La holgura se refiere a la separación entre el punzón y el troquel. Las condiciones de la superficie de corte varían en función del tamaño de la holgura. Cuando el juego está ajustado correctamente, se denomina juego óptimo.
El tamaño de la holgura es muy importante porque afecta a la calidad del cizallado (tales como precisión dimensional y prevención de caídas/rebabas), así como a la vida útil del troquel. Cuando la holgura es óptima, las grietas que parten del lado del punzón y del lado del troquel se encuentran en el centro. Con un troquelado ideal, habría una superficie de corte completa sin descolgamiento ni rebabas. Sin embargo, esto es difícil de conseguir incluso con una holgura óptima.
A continuación se muestra la relación entre la holgura de ajuste y la superficie de corte.
Holgura óptima
Cuando se ajusta la holgura óptima, la superficie de corte es uniforme y cubre de 1/2 a 1/3 del espesor de la lámina. Cuando la holgura no es constante, la relación de superficie de corte variará en las distintas partes.
Holgura demasiado grande
Cuando la holgura es demasiado grande, la caída y las rebabas aumentan y la precisión del producto se vuelve inestable. La deformación (deformación de cegado) causada por la presión de cegado también aumenta.
Holgura demasiado pequeña
- A
- Cizallado secundario
Cuando la holgura es demasiado pequeña, las fracturas iniciadas a partir de los bordes de corte del punzón y el troquel no coinciden (se encuentran), y se producen rebabas fibrosas como resultado de la superficie de corte secundaria. La carga sobre el punzón y el troquel también es grande y puede causar daños en el molde denominados gripado.
El valor óptimo de holgura difiere en función del material mecanizado y del espesor de la lámina. Un valor de propósito general puede calcularse mediante la siguiente fórmula.
Holgura de una cara = % x espesor de la lámina mecanizada
* [%] indica la relación entre la holgura y el espesor de la lámina. Debido a que esto puede diferir según el material o la precisión de la supresión, calcule a partir del valor real de la prueba.
Proceso de troquelado
El proceso de corte por cizallamiento es el que se muestra a continuación.
(1) El punzón presiona sobre la parte superior del material mecanizado.
- La lámina se dobla y el material mecanizado se hunde.
- A
- Punzón
- B
- Lámina metálica
- C
- Troquel
- D
- Holgura
- E
- Caída
- F
- Superficie de cizallamiento
(2) Cuando el material no puede doblarse más, el punzón se hunde en el material.
- Como resultado de la fuerza de corte producida por el punzón y el troquel, se produce el agrietamiento.
- Cuando el material mecanizado no puede soportar la fuerza de tracción, se produce el agrietamiento del material mecanizado.
- G
- Grietas
(3) La fuerza de tracción se aplica al material mecanizado mediante las esquinas del punzón y el troquel.
- Cuando las grietas de la cuchilla del punzón y el troquel crecen hasta atravesarlas por completo, se producen rebabas.
- H
- A través de la grieta
El troquelado es el proceso que produce la superficie del troquel mientras la fuerza de corte actúa sobre el material mecanizado.
Dificultades para medir la caída
En la mayoría de los casos convencionales de medición de la caída de la prensa, se utiliza un comparador óptico o un perfilómetro. Sin embargo, puede resultar difícil medir con precisión la caída de una lámina de gran tamaño.
Dificultades de medición - Comparador óptico
Un comparador óptico es un tipo de instrumento de medición óptica, y el principio de medición es similar al de un microscopio óptico. Este instrumento de medición emite luz por debajo de un blanco que se coloca en la plataforma, proyectando el perfil del blanco en una pantalla. Algunos comparadores ópticos grandes tienen diámetros de pantalla superiores a 1 m (3.3 pies). Cuando se mide la caída en una superficie grande después del punzonado, la pieza debe colocarse de forma que esté nivelada.
Este método de medición puede presentar los siguientes problemas:
- Dado que el comparador óptico obtiene una sección transversal observada solo desde la dirección perpendicular a la superficie cortada, el blanco debe colocarse de modo que pueda verse la parte caída, y debe nivelarse con precisión para la medición. Sin embargo, las incoherencias en la colocación del objetivo pueden provocar variaciones en la medición.
- Cuando la forma de la pieza es compleja, puede haber partes que queden en sombra óptica y no puedan medirse desde la dirección perpendicular. Además, las diferencias entre las dimensiones proyectadas y el dibujo no pueden obtenerse de forma numérica, y la forma del perfil debe transferirse a papel de calco, lo que dificulta el almacenamiento y la comparación de los datos.
Esto da lugar a una serie de problemas de medición, incluyendo algunas ubicaciones que no se pueden medir y requieren que se corte el objetivo.
Dificultades de medición - Perfilómetro
Un sistema de medición de perfiles mide y registra el perfil de un objetivo trazando su superficie con un lápiz óptico. En los últimos años, se han desarrollado sistemas de medición de perfiles que utilizan un láser en lugar de un lápiz óptico para medir formas complejas trazando el perfil sin contacto. Algunos modelos son incluso capaces de realizar mediciones tanto de la superficie superior como de la inferior.
Cuando se utiliza un sistema de medición de perfiles para medir la caída en una gran superficie después del punzonado, la pieza debe colocarse de forma que esté nivelada.
Este método de medición presenta los siguientes problemas:
- El blanco debe fijarse y nivelarse antes de la medición.
- El lápiz óptico de un sistema de medición de perfiles se mueve hacia arriba y hacia abajo en un arco centrado en el fulcro del brazo del lápiz óptico, y la punta del lápiz óptico también se mueve en la dirección del eje X. Esto produce error en los datos del eje X.
- Trazar la línea deseada con el lápiz óptico es un trabajo extremadamente difícil, e incluso un ligero desplazamiento del lápiz óptico produce errores en los valores medidos.
Soluciones de medición de caída
Los instrumentos de medición que se utilizan habitualmente plantean problemas como el largo tiempo necesario para posicionar el objetivo y el hecho de que la medición de objetivos y áreas tridimensionales se realiza mediante contacto puntual o lineal. Para resolver estos problemas de medición, KEYENCE ha desarrollado el perfilómetro óptico 3D de la Serie VR.
La Serie VR captura con precisión la forma tridimensional de toda la superficie objetivo sin entrar en contacto con el objeto. La Serie VR no requiere sujeciones especiales ni decisiones subjetivas, por lo que cualquier operador puede realizar mediciones precisas.
Ventaja 1: no requiere fijación.
La Serie VR es capaz de medir la caída sin necesidad de ajustar o fijar el objetivo.
La Serie VR puede realizar una medición precisa de la caída midiendo toda la superficie por medios sin contacto. Las formas de las piezas pueden analizarse en poco tiempo utilizando las plantillas de análisis que permiten a los usuarios registrar los elementos de medición por adelantado. Esto permite realizar rápidamente mediciones que antes requerían mucho tiempo.
Ventaja 2: la función de posicionamiento automático elimina los ajustes complejos.
La Serie VR establece automáticamente el rango de medición y los ajustes de exploración, por lo que el usuario solo tiene que colocar el objetivo en la plataforma. No es necesario realizar laboriosos ajustes, lo que permite a cualquier usuario capturar datos precisos en cuestión de segundos.
Ventaja 3: captura de toda la forma de la superficie en tan solo un segundo.
KEYENCE ha revisado completamente los algoritmos y el hardware de medición, lo que permite escanear toda la superficie en solo un segundo. La medición puede realizarse automáticamente en los puntos deseados sin variación de medición entre usuarios.
Esto mejora la calidad de las mediciones, permite reasignar a los operadores de inspección como operadores de producción y contribuye a aumentar las cantidades producidas. Esto también mejora la velocidad de todas las tareas de medición, como las evaluaciones de prototipos y las inspecciones de envíos.
Resumen: una mejora y mayor eficiencia para la medición de caída
La Serie VR puede medir formas de objetivos 3D de forma precisa e instantánea mediante escaneado 3D de alta velocidad sin entrar en contacto con el objetivo. Resuelve todos los problemas que plantean los instrumentos de medición convencionales, incluida la medición de los límites entre la caída, la superficie de cizalladura, la superficie de fractura y las rebabas.
- Sin cortes ni pruebas destructivas.
- No hay variaciones de medición entre distintos operadores.
- Sin necesidad de posicionamiento ni otro tipo de preparación, la medición puede realizarse simplemente colocando el objetivo en la plataforma y presionando un botón. Esto elimina la necesidad de asignar un operador especializado para los trabajos de medición.
- Las formas 3D pueden medirse fácilmente a altas velocidades con gran precisión. Esto permite medir un gran número de objetivos en poco tiempo, lo que contribuye a mejorar la calidad.
Este sistema también permite realizar comparaciones con datos de formas 3D y datos CAD anteriores, así como analizar fácilmente datos como la distribución dentro de las tolerancias. Puede utilizarse eficazmente para una amplia gama de fines, como el desarrollo de productos, el análisis de tendencias de fabricación y las inspecciones por muestreo.
