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Guía esencial: 9 tipos de equipos de estampación metálica

Última actualización:
4 de mayo de 2024
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Índice

Los equipos de estampado de chapa metálica incluyen principalmente: prensas mecánicas, prensas hidráulicas, prensas escalonadas CNC, punzonadoras de torreta CNC, máquinas dobladoras de chapa metálica, máquinas laminadoras de chapas, máquinas curvadoras, máquinas conformadoras curvadoras en frío y máquinas conformadoras de martillos, entre otras.

1. Prensas mecánicas

Las prensas mecánicas se utilizan principalmente para procesos de separación y conformado y son las más utilizadas en la producción de estampación. La prensa de manivela es una forma primaria de la prensa mecánica.

Las prensas de cigüeñal pueden clasificarse en tipo cigüeñal, tipo eje excéntrico y tipo engranaje excéntrico en función de la forma del cigüeñal.

1) La prensa de eje excéntrico, también conocida como prensa excéntrica, utiliza un eje excéntrico como eje principal. Ajustando el manguito excéntrico, la carrera de la corredera de la prensa puede variar dentro de un cierto rango. Este tipo de prensa es adecuado para el punzonado y embutición superficial de piezas pequeñas y medianas y tiene una alta tasa de producción.

2) La prensa de cigüeñal utiliza un cigüeñal como eje principal, y la carrera de la corredera no es ajustable. En este tipo de prensa, el cigüeñal se apoya a ambos lados del cuerpo, distribuyendo la carga uniformemente por todo el cuerpo. Su fuerza nominal y la carrera de la corredera son mayores.

3) La prensa de engranajes excéntricos sustituye el cigüeñal por un engranaje excéntrico, proporcionando un mejor soporte de fuerza y rigidez que la estructura del cigüeñal. Es adecuada para prensas grandes y medianas.

Las prensas pueden clasificarse en abiertas y cerradas en función de la estructura del cuerpo.

1) La prensa abierta tiene una estructura de cuerpo en forma de C, con un tonelaje generalmente menor (25~4000kN) y un tamaño de mesa más pequeño. Puede ser abordado desde tres lados, es conveniente utilizar, pero tiene rigidez estructural débil, dando por resultado la deformación angular durante la operación.

2) La prensa cerrada tiene una estructura tipo bastidor, que ofrece una buena rigidez estructural, una mesa de mayor tamaño y un tonelaje típico de 1600~25000kN.

Las prensas pueden clasificarse en los tipos de un punto, de dos puntos y de cuatro puntos, en función del número de puntos de aplicación de fuerza en la manivela de la corredera. Las prensas de doble punto tienen una mesa ancha, y las de cuatro puntos tienen una mesa grande tanto en anchura como en profundidad, lo que proporciona una fuerte resistencia a las cargas de desplazamiento.

Las prensas pueden clasificarse en prensas de simple y doble efecto en función de cómo actúen sobre el material estampado. Las prensas de doble efecto son más adecuadas para la embutición profunda.

Los principales parámetros técnicos de las prensas mecánicas son la fuerza nominal, la carrera de la corredera, el número de carreras de la corredera, la altura máxima de cierre, el tamaño de la superficie inferior de la corredera y el tamaño de la almohadilla de la mesa de trabajo.

2. Prensas hidráulicas

Prensas hidráulicas

Las prensas hidráulicas se utilizan principalmente para procesos de conformado, como embutición profunda, estampado, plegado, rebordeado y enderezado.

Las prensas hidráulicas pueden clasificarse en monocolumna, tetracolumna y tipo bastidor en función de sus características estructurales.

1) La prensa hidráulica de una columna tiene una estructura de cuerpo en forma de C, generalmente menor tonelaje, y un tamaño de mesa más pequeño. Puede ser abordado desde tres lados, es conveniente utilizar, pero tiene rigidez estructural débil, dando por resultado la deformación angular durante la operación.

2) La prensa hidráulica de cuatro columnas es una estructura común, que cumple los requisitos de uso habitual a un coste menor. Sin embargo, debido a su estructura combinada de pilar y tuerca, su resistencia a las cargas compensadas, precisión y mantenimiento de precisión son relativamente débiles.

3) La prensa hidráulica de bastidor tiene tres formas: bastidor integral, bastidor combinado pretensado y bastidor combinado de placas. Ofrece una alta precisión y una fuerte resistencia a las cargas compensadas. La estructura de bastidor integral tiene un tamaño de mesa generalmente más pequeño, mientras que la estructura de bastidor combinado puede tener un tamaño de mesa más grande.

La gama de tonelaje de las prensas hidráulicas de cuatro columnas y bastidor es amplia, desde unas pocas decenas de toneladas hasta varios miles de toneladas, e incluso hasta decenas de miles de toneladas.

Las prensas hidráulicas vienen en varias configuraciones, como monocilíndricas, bicilíndricas, multicilíndricas, verticales, horizontales, de carrera ascendente y descendente, lo que ofrece flexibilidad para satisfacer las distintas necesidades del proceso.

En comparación con las prensas, las prensas hidráulicas presentan las siguientes características:

1) Como utilizan transmisión hidráulica, las prensas hidráulicas pueden alcanzar especificaciones de tonelaje más elevadas y una gama más amplia de modos de curva de trabajo. La presión, la velocidad y la carrera de una prensa hidráulica pueden ajustarse a voluntad, lo que le confiere una mayor adaptabilidad al proceso en comparación con las prensas mecánicas.

2) Debido a su transmisión hidráulica, existen ciertas deficiencias en el sellado del fluido, la rigidez de la transmisión, la transición de la energía hidráulica, la estabilidad y la durabilidad del proceso de trabajo. En comparación con las prensas mecánicas, hay una cierta brecha en el número de carreras de deslizamiento y fiabilidad.

3) En términos generales, las prensas hidráulicas son más adecuadas para la conformación, especialmente la embutición profunda y la conformación de chapa gruesa, mientras que las prensas mecánicas son más adecuadas para la separación y la conformación superficial, así como para los escenarios que requieren altos índices de producción.

3. Punzonadora de torreta CNC

Punzonadora de torreta CNC

La punzonadora de torreta CNC es un tipo de prensa que utiliza tecnología de control numérico para realizar punzonado escalonado en chapa metálica. La chapa a punzonar se fija en la mesa de trabajo y se mueve y posiciona según un programa predeterminado. La matriz de punzonado se instala en el asiento de la matriz de la prensa y funciona en modo de punzonado simple o por pasos, lo que la hace adecuada para la producción de lotes pequeños de múltiples variedades.

Entre las principales características de la punzonadora de torreta CNC se incluyen:

① el uso de husillos de bolas de alta precisión y guías de rodadura, que ofrecen una gran precisión de movimiento y fiabilidad;

② la incorporación de un sistema de control numérico que completa automáticamente el trabajo de punzonado;

③ precisión de posicionamiento generalmente dentro de ±0,15 mm, llegando hasta ±(0,05~0,07)mm;

④ en comparación con el punzonado normal, puede aumentar la productividad entre 4 y 10 veces;

⑤ ciclo de preparación de la producción corto, menor intensidad de trabajo para los operarios y ahorro de espacio en el suelo de producción.

4. Punzón de torreta CNC

Punzonadora de torreta CNC

La punzonadora de torreta CNC es un equipo de punzonado de chapa eficaz y preciso. Entre la corredera y la mesa de trabajo de la punzonadora de torreta, hay una torreta que puede almacenar varios juegos de matrices. La chapa que se va a procesar se sujeta mediante una abrazadera y se mueve en la dirección de los ejes X e Y entre las torretas superior e inferior de acuerdo con las instrucciones de entrada.

La acción de punzonado, la selección de la matriz y el movimiento de la chapa se controlan mediante el dispositivo de control numérico. Puede realizar tareas como punzonado, prensado, rebordeado y punzonado de rejilla. Con su pequeña fuerza nominal, alta eficiencia, precisión, flexibilidad, seguridad y fiabilidad, es adecuada para la producción de múltiples variedades, lotes pequeños y piezas complejas.

La principal diferencia entre la punzonadora de torreta y la punzonadora escalonada radica en la forma en que se almacenan las matrices. Mientras que la corredera y la mesa de trabajo de la punzonadora escalonada solo pueden alojar uno (o unos pocos) juegos de troqueles en sentido vertical, la torreta de la punzonadora de torreta puede alojar decenas de juegos de troqueles y permite una rápida sustitución automática.

5. Máquina curvadora de chapa

Máquina curvadora de chapa

La máquina curvadora de chapa, que emplea moldes universales sencillos, es capaz de curvar chapa en varios ángulos de forma lineal. Es el equipo de plegado más utilizado debido a su sencillez, bajo coste del molde y facilidad de sustitución. La propia máquina realiza un simple movimiento lineal alternativo hacia arriba y hacia abajo. Los tipos más comunes de máquinas curvadoras son las mecánicas, las hidráulicas y las hidráulicas CNC.

(1) Máquina plegadora mecánica de chapa

La máquina dobladora de chapas mecánica comparte una estructura y un principio de funcionamiento similares con la máquina prensadora mecánica, convirtiendo el movimiento de rotación del motor eléctrico en movimiento alternativo de la corredera a través de un mecanismo de biela-manivela.

Las ventajas de una plegadora mecánica incluyen una gran precisión paralela entre la corredera y la mesa de trabajo y la capacidad de soportar cargas excéntricas. Sin embargo, con el desarrollo de las plegadoras hidráulicas, estas ventajas se han ido reduciendo.

Los inconvenientes de una plegadora mecánica son: (1) la carrera y la velocidad no se pueden ajustar; (2) la corredera no alcanza la fuerza nominal en la mayor parte de la carrera; (3) se requiere un ajuste cuidadoso de la altura cerrada de la máquina antes del funcionamiento; (4) es difícil conseguir un funcionamiento CNC y automatizado.

Debido a la velocidad no ajustable de la corredera de la plegadora mecánica, las altas velocidades de plegado pueden suponer un peligro para el operario y provocar accidentes personales.

Cuando se doblan grandes chapas finas, la chapa puede sufrir un springback de doblado, afectando a la forma y precisión de la pieza. Con el rápido desarrollo de la tecnología hidráulica y las máquinas curvadoras hidráulicas, las máquinas curvadoras hidráulicas se han convertido en la corriente principal de los equipos de curvado de chapa metálica, y las máquinas curvadoras mecánicas han ido desapareciendo.

(2) Máquina plegadora de chapa hidráulica

La máquina curvadora de chapa hidráulica funciona mediante accionamiento hidráulico directo. El sistema hidráulico puede aplicar toda la presión a la chapa durante toda la carrera, protegiendo automáticamente contra sobrecargas y logrando fácilmente un control automático.

En comparación con las curvadoras mecánicas, las curvadoras hidráulicas presentan importantes ventajas:

(1) cuentan con protección contra sobrecargas, lo que evita daños en los moldes y la maquinaria; (2) el funcionamiento CNC es fácil de conseguir, con ajustes sencillos y cómodos de la carrera, la presión y la velocidad; (3) se puede generar la máxima presión en cualquier punto de la carrera; (4) se puede realizar una aproximación rápida y un plegado lento, con el punto de conversión de la carrera ajustable a voluntad.

(3) Máquina plegadora de chapa CNC

Desde mediados de los años 80, las plegadoras han evolucionado rápidamente hacia el funcionamiento CNC.

Con la adopción del CNC, las máquinas curvadoras de chapa pueden ahorrar 20%-70% en tiempo de ajuste, 20%-50% en tiempo de operación y 30%-45% en tiempo de inspección, reduciendo la mano de obra en 20%-30% y mejorando la calidad del curvado a la vez que se reducen las tasas de desechos.

Las curvadoras CNC presentan las siguientes ventajas:

(1) pueden lograr la compensación de la desviación de plegado y la programación de plegado CNC, ofreciendo una alta precisión de plegado y una precisión constante en todos los lotes de piezas; (2) se pueden completar múltiples operaciones de plegado en una sola máquina, reduciendo la producción semiacabada; (3) los datos de plegado son fáciles de corregir y almacenar, acortando el tiempo de preparación de la producción. El funcionamiento es sencillo y reduce los requisitos de cualificación de los operarios.

6. Máquina laminadora de chapas

Máquina laminadora de chapas

Una laminadora de chapa es una herramienta universal que se utiliza para doblar chapas metálicas en piezas cilíndricas, en forma de arco u otras formas. Se puede clasificar en laminadoras de chapa de tres rodillos y de cuatro rodillos. La máquina de tres rodillos puede precurvar la chapa, y en base a diferentes métodos de ajuste de precurvado, se divide en ajuste universal del rodillo superior y movimiento horizontal del rodillo inferior.

La máquina laminadora de chapas de cuatro rodillos puede precurvar la chapa y realizar operaciones automáticas de control numérico completo, ofreciendo mayor eficiencia y precisión que la máquina de tres rodillos. Las laminadoras de chapa se utilizan ampliamente en la producción de piezas estampadas para vehículos ferroviarios.

7. Máquina de conformado por estirado

Máquina de estirado-formado

El conformado por curvado consiste en doblar perfiles extruidos o chapas curvadas de una forma determinada en equipos y moldes especializados mientras se aplica tensión axial y momentos de flexión a las piezas en bruto. En los vagones de pasajeros se utilizan varios tipos de piezas de conformado por plegado. El equipo de conformado por plegado para vagones de pasajeros es una máquina de plegado tipo pluma, dividida en tipos horizontal y vertical, ambos de accionamiento hidráulico.

La máquina curvadora vertical es un modelo más antiguo, con un accionamiento hidráulico convencional de tipo interruptor. La máquina curvadora horizontal de control numérico adopta la moderna tecnología de control proporcional electrohidráulico, y el proceso de curvado puede realizar el control de modo mecánico y de modo de desplazamiento.

8. Máquina conformadora por plegado en frío

Máquina conformadora por plegado en frío

El conformado por curvado en frío con rodillos es un método de conformado de plástico que utiliza bobina metálica como materia prima, curva gradualmente la pieza en bruto a través de múltiples conjuntos de soportes de rodillos y obtiene piezas de tira larga con una forma de sección transversal determinada. Las ventajas de la conformación por plegado en frío con rodillo son la ligereza de los componentes, la alta eficiencia de la producción y el ahorro de material y energía.

Puede producir en continuo utilizando materiales en rollo, especialmente indicado para la fabricación de piezas largas y de gran tamaño. Los perfiles ampliamente utilizados en los vehículos ferroviarios se fabrican principalmente mediante conformado por curvado en frío con rodillo. El equipo de conformado por curvado en frío suele constar de una línea de producción compuesta por un desenrollador, una máquina niveladora, un grupo de máquinas conformadoras, un dispositivo de corrección, un dispositivo de corte y una mesa de salida.

9. Máquina formadora de martillos

El conformado por martilleo utiliza el molde especial y el martilleo de alta frecuencia de una máquina de martilleo. Mediante operación manual, puede apretar, estirar, arquear, aplanar, remodelar la chapa o el perfil, o aplanarlo y enderezarlo, consiguiendo gradualmente la forma de pieza deseada.

El conformado a martillo no produce corte ni calor, el conformado es estable, no se necesita molde especial, el coste de fabricación es bajo, y el uso es cómodo y flexible. Es especialmente adecuado para la producción de estampado multivarietal, de lotes pequeños y manual, y se utiliza en la fabricación de piezas estampadas para vagones de pasajeros de ferrocarril.

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