Anatomía de una máquina de corte abrasivo

Hay varios tipos de máquinas de corte disponibles para el corte de producción de tubos y barras, como sierras en frío, sierras de cinta, láser, cizallas, chorro de agua y máquinas de corte abrasivo. Si bien cada uno tiene sus ventajas y desventajas, el corte abrasivo llena un nicho con su capacidad para adaptarse a aplicaciones especiales, como materiales difíciles de cortar; tubo que debe cortarse limpiamente sin distorsión grave, especialmente tubo de paredes muy delgadas; longitudes cortas; y aplicaciones que requieren la minimización de chatarra.

La anatomía típica de una máquina cortadora abrasiva automática comprende un alimentador, un área de tornillo de banco con cabezal de corte, un sistema de expulsión y colector, y electrónica y software que controlan el sistema (verFigura 1 ). En el corazón de este sistema se encuentra el componente de corte, la rueda abrasiva.

Los discos abrasivos no reforzados, que normalmente se usan en máquinas de corte abrasivo, están fabricados con óxido de aluminio, carburo de silicio, zirconio, diamante y nitruro de boro cúbico. De estos, solo el óxido de aluminio y el carburo de silicio se utilizan para cortar aleaciones y metales ferrosos y no ferrosos.

Las partículas de óxido de aluminio o carburo de silicio de la rueda se unen con caucho, resina o una combinación de ambos aglutinantes. Las ruedas con aglomerante de caucho se pueden producir con un grosor más delgado y uniforme que las ruedas con aglomerante de resina. Los discos de corte con aglomerante de goma deben usarse con refrigerante y son adecuados para corte de producción, siempre que el uso de refrigerante no sea un problema.

Estos discos se basan en la acción de corte de las partículas de óxido de aluminio o carburo de silicio que se descomponen durante el corte, proporcionando continuamente superficies de corte nuevas. De esta manera, la rueda de corte se desgasta continuamente durante el proceso de corte. Por lo tanto, el desgaste de las ruedas es una consideración importante en el diseño de las máquinas de producción. Sus efectos son de gran alcance en la economía del uso de corte abrasivo para la producción.

Los parámetros que afectan el rendimiento de un disco de corte son:

Directrices de uso . Las siguientes pautas se aplican al uso de discos de corte con aglomerante de goma y resina:

Bridas. Las normas europeas y estadounidenses rigen el tamaño de las bridas que sujetan la rueda de corte. Las bridas empotradas brindan estabilidad a la rueda y reducen la flexión y el desgaste del husillo. Las regulaciones de la Federación Europea de Productores de Abrasivos (FEPA) para el uso de ruedas de corte abrasivas no reforzadas requieren un tamaño de brida de al menos un tercio del diámetro de la rueda de corte. Las reglamentaciones de EE. UU., específicamente, el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) B7.1, permiten el uso de bridas que tienen un cuarto del diámetro de la rueda de corte.

La función del sistema alimentador de agarre es sujetar el tubo o la barra y hacerlo avanzar en las prensas de la máquina en una cantidad preestablecida o cortar la longitud (verFigura 2 ). La placa base del tornillo de banco del alimentador de agarre está montada en barras o guías lineales y se mueve mediante un cilindro neumático o un tornillo de bola controlado por un motor paso a paso.

Las prensas del alimentador de agarre y las prensas de la máquina funcionan en conjunto. Los tornillos de banco del alimentador de pinzas sujetan y hacen avanzar el material a la posición de corte. Luego, las prensas de la máquina aseguran la pieza de trabajo y las prensas del alimentador de pinzas sueltan la pieza de trabajo y regresan a su posición inicial.

En un sistema neumático, el tornillo de banco del alimentador de agarre se mueve a lo largo de barras lineales empujadas por un cilindro sin vástago. La longitud de corte se define por la posición de un tope de precisión. Esta posición se puede mostrar digitalmente para ayudar a establecer la posición de parada (verfigura 3).

Alternativamente, cuando la posición del tornillo de banco del alimentador de agarre se controla electrónicamente, un motor paso a paso o servomotor gira un tornillo de bola de precisión para colocar el tornillo de banco. En este caso, los datos como la longitud, la cantidad y la pérdida de sangría se pueden ingresar a través de un teclado o una pantalla táctil (verFigura 1).

El diseño de las prensas de máquina es fundamental para el rendimiento de la máquina de corte (verFigura 2 ). Realizan las siguientes funciones:

Los tornillos de banco derecho e izquierdo tienen mordazas delanteras accionadas neumáticamente. Las caras laterales internas de la mordaza tienen insertos de carburo, que guían la rueda de corte hasta el punto de contacto con la pieza de trabajo. El refrigerante se rocía por la ranura de la rueda y las ranuras de alivio en los insertos de carburo aseguran que el refrigerante llegue al área de corte.

Dos bloques de fibra óptica se colocan en el soporte de la mordaza en el arco de la rueda de corte. Las fibras ópticas están conectadas a módulos emisores/detectores que detectan el filo de la rueda de corte. Esta es la posición de descanso del cabezal de corte entre cortes.

Cada vez que el tornillo de banco del alimentador de agarre avanza el material hacia el tornillo de banco derecho, la longitud cortada anterior se empuja fuera del tornillo de banco y se expulsa por un conducto. Para tubo de pared muy delgada o blando, las modificaciones a la máquina pueden amortiguar la caída de las piezas cortadas.

La electrónica y el software, que son componentes integrales de las sierras abrasivas modernas, permiten al operador establecer varios parámetros de corte para mejorar la calidad y la productividad del corte. Además de controlar las funciones de la máquina antes mencionadas, pueden ajustar la velocidad de la rueda para compensar el desgaste de la rueda.

No se puede dejar de enfatizar la importancia del desgaste de las ruedas en el diseño de las máquinas de producción. Un paquete electrónico controla el diámetro de la rueda a medida que se desgasta y señala cuando la rueda se ha desgastado hasta su diámetro mínimo, que es cuando las pestañas de la rueda están cerca de la parte superior del tornillo de banco.

Un sistema típico que monitorea el desgaste de las ruedas incluye:

Este paquete electrónico permite establecer el diámetro mínimo de la rueda que cortará el material antes de que se obstruya el cabezal de corte. También permite que un operador varíe la profundidad de corte de acuerdo con el tamaño del tubo o la barra que se está cortando.

De la mano con la compensación del desgaste de la rueda está la necesidad de una velocidad constante en la periferia (circunferencia) de la rueda de corte a medida que se desgasta. Esto proporciona condiciones de corte reproducibles, independientemente del diámetro de la rueda, y prolonga la vida útil de la rueda. Para mantener constante la velocidad del perímetro de la rueda, un operador programa el inversor de velocidad de la rueda para acelerar a medida que la rueda se desgasta y su periferia disminuye.

Los factores que contribuyen a longitudes de corte precisas son:

Un sistema alimentador de agarre neumático generalmente está diseñado para moverse hacia adelante y hacia atrás entre los topes fijos (verfigura 3 ). Siempre que se tenga cuidado para evitar rebotes cuando el tornillo de banco del alimentador de mordazas haga contacto con los topes finales, el sistema de alimentación no tiene una influencia importante en la precisión de la longitud de corte. La incorporación de actuadores controlados por pasos con codificadores puede mejorar significativamente la precisión del sistema.

Finalmente, alinear el cabezal de corte (y la rueda de corte) con la ranura de la rueda entre las prensas derecha e izquierda es crucial para lograr un corte perpendicular o cuadrado.

Cuando se tienen en cuenta estos factores y la máquina cortadora abrasiva se diseña en consecuencia, son posibles tolerancias de ±0,002 pulgadas en longitudes de corte cortas (3 a 4 pulgadas).

INCONEL y MONEL son marcas registradas de Special Metals Corp. HASTELLOY es una marca registrada de Haynes Intl. Kovar es una marca registrada de CRS Holdings Inc.

Federación de Productores Europeos de Abrasivos, 20 Avenue Reille, 75014 París, Francia, teléfono +33-1-45 81 25 90, fax +33-1-45 81 62 94, correo electrónico [email protected], sitio web www .fepa-abrasives.org.

Instituto Nacional Estadounidense de Estándares, 1819 L St., NW, Washington, DC 20036, teléfono 202-293-8020, fax 202-293-9287, sitio web www.ansi.org.