Los elementos de transformación en un troquel, son llamados punzón (macho) y matriz (hembra), ambos deben tener un tratamiento previo de endurecimiento (llamado «templado») que debe superar la dureza de los materiales a procesar.
La parte superior de las herramientas para proceso metalmecánico (parte superior del porta troquel) se sujeta firmemente al ariete o carnero de la prensa mientras que la parte inferior (porta matrices) se fija a la mesa de la máquina, el centramiento entre ambos (incluida la holgura) se mantiene gracias a los postes fijos en el porta troquel y los bujes embalados que se deslizan en las tazas, aunque hay troqueles que solamente tienen postes y tazas con ajuste deslizante entre ellos y algunos otros (esto ya es poco común) que no cuentan con postes y para centrar se emplea un método un poco rudimentario que se describe en “procedimiento de montaje de troqueles”.
Entendiendo que la operación de troquelado se realiza a los 180° del viaje (carrera) del ariete, una vez realizada está, el punzón comienza a subir pero existe un problema: la elasticidad del material (véase Resistencia de materiales), que al contraerse “abraza” al punzón y, por lo tanto, tiende a subir junto con él; esto lógicamente debe evitarse, para ello entran en juego los extractores de la cinta metálica (planchador o expulsores o puentes) que separan el material del punzón al mismo tiempo que lo sujetan contra la matriz en el momento en que se realiza la operación de troquelado.
Por otro lado, el material cortado tiene cierta tendencia a adherirse a la matriz, ya que éste se expande. En algunos casos esta expansión no es suficiente y entonces también trata de subir pegada al punzón; para evitarlo, se utilizan los botadores que son simplemente pernos, que mediante la acción de un resorte, impiden que la pieza sea extraída de la matriz “empujando” literalmente hacia abajo el material cortado.
Teoría del troquelado
La acción ejercida entre un punzón y una matriz actúa como una fuerza de cizallamiento en el material a procesar una vez que el punzón ha penetrado éste, sufriendo esfuerzos que rápidamente rebasan su límite elástico produciendo la ruptura o desgarramiento en ambas caras en el mismo lapso de tiempo, al penetrar más y más el punzón se produce la separación del material completando el proceso.
Se le llama holgura a la diferencia dimensional entre punzón y matriz, en donde el punzón es ligeramente más pequeño que la matriz. El correcto cálculo de la holgura en el diseño permite obtener un corte limpio, libre de rebabas y filos cortantes. Esta holgura depende del tipo de material y el espesor del mismo; cuando la holgura es adecuada se puede observar que el desgarramiento ocurre en el último tercio del espesor del material mientras que el resto se mantiene relativamente brillante.
Troqueles
En general cualquier operación realizada en un troquel se le llama troquelado aunque como ya se ha mencionado más arriba existen nombres más específicos.
Los troqueles puede ser de tres tipos: simples, compuestos y progresivos.
1. Simples: estos troqueles permiten realizar solamente una operación en cada golpe del ariete o carnero, son de baja productividad y normalmente es necesario el uso de otros troqueles para poder concluir una pieza y considerarla terminada.
2. Compuestos: estas herramientas permiten aprovechar la fuerza ejercida por el ariete realizando dos o más operaciones en cada golpe y agilizando así el proceso.
3. Progresivos: estos troqueles constan de diferentes etapas o pasos, cada uno de ellos modifica el material en una determinada secuencia establecida por el diseñador (secuencia de corte), de tal manera que al final se obtiene una pieza o piezas terminadas. Son altamente productivos aunque su mantenimiento y operación es más compleja que en los anteriore y requiere mayor capacitación del personal involucrado.
Para asegurar la repetitividad en el proceso es muy común el uso de alimentadores automáticos para lograr el avance requerido, aunque no es raro ver troqueles progresivos alimentados manualmente. En este caso, requieren una “cuchilla de paso” que garantiza el adecuado posicionamiento del material dentro de la herramienta; esto genera përdidas de material, debido a que este sobrante se agrega a la merma, incrementando el peso bruto de cada unidad y por consiguiente el coste de producción.
Alimentadores
Los hay mecánicos, y neumáticos, de rodillos o de mordazas, con motores servo y mando electrónico o levas y barras, no importa lo modernos o poco actuales que sean, todos deben estar sincronizados con la posición del ariete de la prensa. Este requerimiento es básico para su buen funcionamiento.
Considerando la posición del ariete en su punto muerto superior como 0° y su punto muerto inferior como 180° estos equipos periféricos deben actuar una vez que la herramienta realizó su trabajo y comienza su carrera ascendente entre los 240° y los 270° (depende de cada herramienta). El material debe ser alimentado exactamente con lo establecido en el diseño, a esto se le llama “avance” o “paso”; la variación del avance en cualquiera de los sentidos (adelante, atrás) provoca daños en el material a procesar así como en el troquel y será necesario repetir el ciclo de avance desde el inicio una vez que se corta la punta de la materia prima. A este error en el avance del material se le llama “pérdida de paso o avance” (en inglés, missfeed) y los daños que genera en las herramientas van desde ruptura de pilotos y punzones hasta fracturas en las matrices. Por ello, en la actualidad es muy común el uso de consolas que mediante sensores “supervisan” electrónicamente varios puntos en el proceso para evitar los problemas más comunes durante la operación de una herramienta progresiva montada en una prensa automática.
La pérdida de paso es uno de los problemas a evitar durante la operación de un troquel progresivo, otro suceso a evitar y que también genera graves daños a los troqueles y puede ocasionar pérdidas de paso son:
Bucle: en muchas ocasiones la cinta que es alimentada no puede concluir su avance establecido por múltiples razones entre ellas la ruptura de algún piloto o punzón que se queda dentro de la matriz, porque el material presenta un defecto llamado “camber”, porque la cinta de lámina está fuera de especificación en su ancho, porque alguno de los perforados tiene filos cortantes (rebaba), entonces el material forma un bucle entre el alimentador y la herramienta provocando que no se complete el avance, generando pérdida de paso.
La parte superior de las herramientas para proceso metalmecánico (parte superior del porta troquel) se sujeta firmemente al ariete o carnero de la prensa mientras que la parte inferior (porta matrices) se fija a la mesa de la máquina, el centramiento entre ambos (incluida la holgura) se mantiene gracias a los postes fijos en el porta troquel y los bujes embalados que se deslizan en las tazas, aunque hay troqueles que solamente tienen postes y tazas con ajuste deslizante entre ellos y algunos otros (esto ya es poco común) que no cuentan con postes y para centrar se emplea un método un poco rudimentario que se describe en “procedimiento de montaje de troqueles”.
Entendiendo que la operación de troquelado se realiza a los 180° del viaje (carrera) del ariete, una vez realizada está, el punzón comienza a subir pero existe un problema: la elasticidad del material (véase Resistencia de materiales), que al contraerse “abraza” al punzón y, por lo tanto, tiende a subir junto con él; esto lógicamente debe evitarse, para ello entran en juego los extractores de la cinta metálica (planchador o expulsores o puentes) que separan el material del punzón al mismo tiempo que lo sujetan contra la matriz en el momento en que se realiza la operación de troquelado.
Por otro lado, el material cortado tiene cierta tendencia a adherirse a la matriz, ya que éste se expande. En algunos casos esta expansión no es suficiente y entonces también trata de subir pegada al punzón; para evitarlo, se utilizan los botadores que son simplemente pernos, que mediante la acción de un resorte, impiden que la pieza sea extraída de la matriz “empujando” literalmente hacia abajo el material cortado.
Teoría del troquelado
La acción ejercida entre un punzón y una matriz actúa como una fuerza de cizallamiento en el material a procesar una vez que el punzón ha penetrado éste, sufriendo esfuerzos que rápidamente rebasan su límite elástico produciendo la ruptura o desgarramiento en ambas caras en el mismo lapso de tiempo, al penetrar más y más el punzón se produce la separación del material completando el proceso.
Se le llama holgura a la diferencia dimensional entre punzón y matriz, en donde el punzón es ligeramente más pequeño que la matriz. El correcto cálculo de la holgura en el diseño permite obtener un corte limpio, libre de rebabas y filos cortantes. Esta holgura depende del tipo de material y el espesor del mismo; cuando la holgura es adecuada se puede observar que el desgarramiento ocurre en el último tercio del espesor del material mientras que el resto se mantiene relativamente brillante.
Troqueles
En general cualquier operación realizada en un troquel se le llama troquelado aunque como ya se ha mencionado más arriba existen nombres más específicos.
Los troqueles puede ser de tres tipos: simples, compuestos y progresivos.
1. Simples: estos troqueles permiten realizar solamente una operación en cada golpe del ariete o carnero, son de baja productividad y normalmente es necesario el uso de otros troqueles para poder concluir una pieza y considerarla terminada.
2. Compuestos: estas herramientas permiten aprovechar la fuerza ejercida por el ariete realizando dos o más operaciones en cada golpe y agilizando así el proceso.
3. Progresivos: estos troqueles constan de diferentes etapas o pasos, cada uno de ellos modifica el material en una determinada secuencia establecida por el diseñador (secuencia de corte), de tal manera que al final se obtiene una pieza o piezas terminadas. Son altamente productivos aunque su mantenimiento y operación es más compleja que en los anteriore y requiere mayor capacitación del personal involucrado.
Para asegurar la repetitividad en el proceso es muy común el uso de alimentadores automáticos para lograr el avance requerido, aunque no es raro ver troqueles progresivos alimentados manualmente. En este caso, requieren una “cuchilla de paso” que garantiza el adecuado posicionamiento del material dentro de la herramienta; esto genera përdidas de material, debido a que este sobrante se agrega a la merma, incrementando el peso bruto de cada unidad y por consiguiente el coste de producción.
Alimentadores
Los hay mecánicos, y neumáticos, de rodillos o de mordazas, con motores servo y mando electrónico o levas y barras, no importa lo modernos o poco actuales que sean, todos deben estar sincronizados con la posición del ariete de la prensa. Este requerimiento es básico para su buen funcionamiento.
Considerando la posición del ariete en su punto muerto superior como 0° y su punto muerto inferior como 180° estos equipos periféricos deben actuar una vez que la herramienta realizó su trabajo y comienza su carrera ascendente entre los 240° y los 270° (depende de cada herramienta). El material debe ser alimentado exactamente con lo establecido en el diseño, a esto se le llama “avance” o “paso”; la variación del avance en cualquiera de los sentidos (adelante, atrás) provoca daños en el material a procesar así como en el troquel y será necesario repetir el ciclo de avance desde el inicio una vez que se corta la punta de la materia prima. A este error en el avance del material se le llama “pérdida de paso o avance” (en inglés, missfeed) y los daños que genera en las herramientas van desde ruptura de pilotos y punzones hasta fracturas en las matrices. Por ello, en la actualidad es muy común el uso de consolas que mediante sensores “supervisan” electrónicamente varios puntos en el proceso para evitar los problemas más comunes durante la operación de una herramienta progresiva montada en una prensa automática.
La pérdida de paso es uno de los problemas a evitar durante la operación de un troquel progresivo, otro suceso a evitar y que también genera graves daños a los troqueles y puede ocasionar pérdidas de paso son:
Bucle: en muchas ocasiones la cinta que es alimentada no puede concluir su avance establecido por múltiples razones entre ellas la ruptura de algún piloto o punzón que se queda dentro de la matriz, porque el material presenta un defecto llamado “camber”, porque la cinta de lámina está fuera de especificación en su ancho, porque alguno de los perforados tiene filos cortantes (rebaba), entonces el material forma un bucle entre el alimentador y la herramienta provocando que no se complete el avance, generando pérdida de paso.
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