Corte Fino de Precisión: Componentes y Funcionamiento del Troquel

Corte Fino o de Precisión: Proceso y Características

El corte fino es un procedimiento avanzado que combina el corte y la fluidificación del material para fabricar piezas metálicas que requieren una excepcional planitud, verticalidad y exactitud dimensional.

Aplicación y Objetivos

• Campo de actuación: Ideal para piezas metálicas con espesores de 2 a 15 mm.
• Objetivo principal: Alcanzar tolerancias dimensionales de hasta 15 micras.
• Aplicación: Componentes que demandan superficies de corte limpias y precisas sin operaciones secundarias.

Parámetros Clave del Proceso

Clasificación según Espesor

El enfoque del corte varía según el espesor del material:

• Grupo 1: Materiales con espesor entre 0 y 4 mm.
• Grupo 2: Materiales con espesor superior a 4 mm.

Relación entre Punzón y Chapa

La relación entre el diámetro del punzón (d) y el espesor de la chapa (e) es crucial:

• Corte convencional: d = 1.2 * e
• Corte fino: d = 0.6 * e

Juego entre Punzón y Matriz

El juego o distancia no debe exceder el 0.5% del espesor de la chapa para garantizar la calidad del corte.

El Dentado Anular: Elemento Estrella

La matriz en el corte fino está provista de un dentado anular, un resalte cuya arista de corte se encuentra a una distancia de entre 0.2 y 0.5 mm, según el espesor del material.

• Función: Actúa como un freno para las fibras del metal, impidiendo la fluidez incontrolada de la chapa durante el corte.
• Sección del dentado: Su diseño depende del espesor del material, sus características mecánicas y la forma geométrica de la pieza.
• Altura del resalte: Se determina en función de las características mecánicas, oscilando entre ⅓ y ⅙ del espesor de la chapa. Se puede optar por una altura de dentado menor o mayor según las necesidades.

Fabricación del Dentado

• Electroerosión con macho:
  • Ventajas: Fácil, asequible y preciso.
  • Desventajas: Genera una "capa blanca" superficial que puede ser perjudicial.
• Fresado de alta velocidad:
  • Ventajas: Proporciona buenos acabados superficiales y ausencia de tensiones residuales.
  • Desventajas: Requiere herramientas cerámicas y de alto coste.

Esfuerzos en el Corte Fino

El corte fino requiere una fuerza de corte (Fc) significativamente mayor que el corte estándar, lo que implica un mayor esfuerzo para la maquinaria y una menor vida útil de la herramienta.

• Fuerza de corte fino (Fcf): Fcf = 2 * Fc (estándar)
• Fuerza de presión del dentado (Fpresión): 50-70% de Fc
• Fuerza de extracción (Fext): 10-30% de Fc

Importante: Al tener el doble de fuerza de corte que el estándar, el esfuerzo sobre el troquel es el doble y su durabilidad se reduce a la mitad.

Componentes Principales de un Troquel

1. Mango

El mango es el elemento de unión entre el troquel y la prensa. Su correcta selección y posicionamiento son vitales.

Tipos de Mangos

• Unión a través de rosca u otro medio de sujeción.
• Unión directa de la placa superior al cabezal de la prensa.
• Cilindro seguro normalizado.

Sistemas de Amarre para Cilindros Roscados

• Espiga remachada: Para troqueles pequeños.
• Espiga roscada y agujero cónico: Solución práctica que permite una mejor regulación.
• Espiga roscada y brida: De uso extendido, requiere mecanizar un agujero en el montaje.
• Vástago con cuello y brida: Utilizado en troqueles de grandes dimensiones.

Posicionamiento del Mango

El mango debe colocarse en la prolongación de la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre la parte superior del troquel. El centro del empuje debe coincidir con el punto de aplicación de la fuerza para evitar esfuerzos innecesarios, deformaciones y roturas. Para ello, se determina el centro de gravedad del perímetro de corte del punzón y se sitúa el mango en su vertical.

2. Base Superior (Placa Freno)

También llamada placa de retención de punzones.

• Espesor: Entre 20 y 60 mm.
• Material: Acero suave para placas pequeñas o medianas, o fundición gris para troqueles pesados.

3. Sufridera Superior

Placa de material templado que evita el desplazamiento de los punzones en su alojamiento.

• Espesor: Entre 8 y 16 mm. No debe ser demasiado delgada para evitar roturas.
• Uso: Imprescindible para punzones de cabeza reducida sometidos a grandes presiones y en procesos productivos medianos o largos.
• Forma: Puede ser de extensión total o en formato de pastilla postiza.

4. Placa Portapunzones

Sujeta los órganos activos (punzones) y asegura su desplazamiento solidario.

• Ajuste de punzones: Se realiza bajo dos criterios: la cavidad necesaria para su alojamiento y el espesor, que está en función de la matriz (e = 0.25 * L).
• Material: Acero suave, generalmente sin tratamiento térmico.
• Anclaje: Debe asegurar la inmovilidad de los punzones. El método depende de la forma y tamaño del punzón, pudiendo ser un ajuste a golpe de maza o deslizante.

5. Punzones

Prisma de acero templado encargado de realizar el corte. Su longitud es un factor crítico para evitar el pandeo y deben ser perpendiculares a la placa matriz.

Tipos de Punzones

• De pequeño diámetro:
  • Talonados: Con poca diferencia entre diámetros, ofrecen gran concentricidad. La unión entre diámetros puede tener forma de chaflán, radio o mixta.
  • Envainados: El punzón se inserta en un casquillo. Ideal para punzones muy pequeños, largos y uniformes. Ahorra material.
• De cambio rápido: Diseñados para eliminar tiempos muertos en troqueles de grandes dimensiones o alta productividad.
• De cabeza mecanizada: Se fabrican a partir del material de partida. Usados en series medianas-largas y para chapas gruesas. Su construcción es más costosa, pero la sección de la cabeza es más amplia y resistente.

Afilado de Punzones

El afilado con cizallado por punzonado se realiza para evitar un fuerte impacto inicial.

• Ventajas:
  • Mayor suavidad del impacto.
  • Reducción del esfuerzo de corte.
  • Mejor separación de la zona cortada.
• Desventajas:
  • Requiere un mayor recorrido de la prensa.
  • Provoca un mayor desgaste en la zona macho-matriz.
  • El afilado de los punzones es más dificultoso.
  • Puede causar deformación en el material cortado.