Puntos Clave
- Una plantilla guía la herramienta de corte, mientras que un dispositivo de sujeción mantiene la pieza de trabajo en su lugar y permite que el propio sistema de coordenadas de la máquina CNC controle la trayectoria de la herramienta.
- El principio 3-2-1 utiliza seis puntos de contacto en tres planos para restringir los seis grados de libertad de una pieza sin restringirla en exceso.
- La rigidez, la correcta selección del punto de referencia y la separación segura de las virutas son más importantes para el éxito de la fijación que la complejidad general de la misma.
- Restringir excesivamente una pieza de trabajo con demasiados puntos de fijación es uno de los errores de diseño más comunes y provoca variaciones entre las piezas.
Plantilla vs. Dispositivo de fijación: La diferencia que importa
Las plantillas y los dispositivos de sujeción son herramientas de sujeción de piezas, pero cumplen funciones diferentes. Una plantilla, como una plantilla de perforación con casquillos endurecidos, guía directamente la herramienta de corte, asegurando que los agujeros se apunten siempre en el mismo lugar sin necesidad de medir cada pieza. Un dispositivo de sujeción sujeta y posiciona la pieza de trabajo, pero no guía la herramienta. En el mecanizado CNC moderno, la mayoría de los dispositivos de sujeción diseñados para fresadoras y centros de mecanizado son técnicamente dispositivos de sujeción, ya que el propio sistema de coordenadas de la máquina y la trayectoria programada de la herramienta controlan su movimiento. Para obtener más información sobre cómo se aplica esto a las piezas de producción, consulte nuestra guía anterior sobre qué es un dispositivo de sujeción y cómo se está desarrollando esta tecnología.
El principio de localización 3-2-1
Cualquier pieza rígida en el espacio tiene seis grados de libertad: tres de traslación y tres de rotación. El principio 3-2-1 es el método estándar para controlar los seis grados de libertad con el mínimo número de puntos de contacto, lo que evita la distorsión y la inconsistencia que resultan de restringir excesivamente una pieza.
| Avión | Puntos de contacto | Grados de libertad restringidos |
| Plano primario | 3 puntos | Movimiento a lo largo de un eje, rotación alrededor de los otros dos. |
| Plano secundario | 2 puntos | Movimiento en una dirección horizontal, rotación alrededor del eje vertical. |
| Plano terciario | 1 punto | El último grado de libertad restante |
Alinear los localizadores con los datos de referencia del dibujo.
Los puntos de referencia de la fijación deben coincidir con los indicados en el plano de la pieza siempre que sea posible. Utilice superficies de referencia mecanizadas en lugar de superficies de material en bruto para el posicionamiento, ya que las superficies mecanizadas son planas y predecibles. Si la pieza ya tiene un orificio o una ranura, un pasador de posicionamiento dimensionado para esa característica suele ser más fiable que añadir una nueva superficie de referencia.
Estrategia de sujeción
La fuerza de sujeción debe resistir las fuerzas de corte sin deformar la pieza, especialmente en geometrías delicadas o de paredes delgadas. Las abrazaderas de palanca son adecuadas para trabajos manuales de bajo volumen. Las abrazaderas hidráulicas y neumáticas son más apropiadas para la producción de alto volumen, donde la carga y descarga rápidas y repetibles reducen el tiempo improductivo. Las abrazaderas siempre deben apoyarse en una sección rígida de la pieza, nunca en una pared delgada o en un tramo sin soporte, y se deben añadir almohadillas o elementos de apoyo debajo de cualquier área propensa a la flexión. Esta misma disciplina se aplica a nuestros diseños de dispositivos de sujeción de múltiples piezas para la producción en serie.
Material y rigidez del cuerpo del accesorio
La rigidez es la regla fundamental en el diseño de utillajes, ya que cualquier movimiento bajo carga de corte se manifiesta directamente como un acabado superficial deficiente o una pieza defectuosa. Los materiales comunes para el cuerpo del utillaje incluyen acero para herramientas y hierro fundido para series de producción largas, y aluminio para utillajes de menor carga o volumen, donde el peso y el costo son más importantes que la rigidez máxima. El refuerzo con nervaduras y tirantes en las secciones más débiles ayuda sin añadir masa innecesaria.
Lista de verificación de diseño para dispositivos y plantillas CNC
- Confirme las tolerancias críticas de la pieza y haga coincidir los puntos de referencia de la fijación con los del plano.
- Aplique el principio 3-2-1 y evite agregar localizadores más allá de los seis puntos necesarios.
- Coloque las abrazaderas únicamente en las secciones rígidas, lejos de paredes delgadas o tramos sin soporte.
- Compruebe la aproximación y el espacio libre de la herramienta para que la fresa no choque con las abrazaderas o los elementos de posicionamiento.
- Planifique la evacuación de las virutas para evitar que se acumulen debajo de la pieza o contra un elemento de posicionamiento.
- Diseñado para una carga rápida y sin ambigüedades, de modo que el operario no pueda cargar la pieza incorrectamente.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la principal diferencia entre una plantilla y un accesorio?
Una plantilla guía la herramienta de corte hasta una posición precisa, mientras que un dispositivo de sujeción mantiene la pieza de trabajo firmemente sujeta y se basa en el propio sistema de coordenadas de la máquina para controlar la trayectoria de la herramienta.
¿Por qué se utiliza el principio 3-2-1 en el diseño de accesorios?
Este sistema restringe los seis grados de libertad de una pieza rígida utilizando el número mínimo de puntos de contacto, lo que permite un posicionamiento repetible sin restringir ni distorsionar la pieza de trabajo.
¿Qué ocurre si un dispositivo utiliza demasiados puntos de posicionamiento?
La sobre-restricción añade puntos de contacto innecesarios que pueden forzar la pieza a adoptar una posición tensa o ligeramente diferente cada vez que se carga, lo que se manifiesta como una variación entre piezas.
¿Se puede utilizar el mismo diseño de fijación para piezas de diferentes tamaños?
Los dispositivos de fijación modulares y reconfigurables pueden adaptarse a una familia de piezas similares, pero un dispositivo de fijación específico suele ser más rígido y repetible para una sola pieza de gran volumen.
Para terminar
Un buen diseño de utillaje y plantilla pasa desapercibido cuando funciona. Se traduce en piezas consistentes, cambios rápidos y bajo nivel de desperdicio, no en una herramienta compleja. Si su proyecto requiere un utillaje personalizado diseñado junto con su producción, nuestros servicios de mecanizado CNC en línea en China pueden fabricar y validar el sistema de sujeción como parte del mismo programa.
