Que es un sistema modular de sujeción de piezas ?

Un sistema de sujeción modular se compone de elementos de sujeción estandarizados, los cuales se unen entre sí mediante un sistema interno normalizado (roscas estándar, ranuras en T, …) .  Algunos componentes estándar son :

-  Placas base,

-  Módulos constructivos,  

-  Elementos de apoyo,

-  Topes y elementos de posicionamiento,

-  Elementos de sujeción,

-  Elementos de adaptación.

Una pieza es fijada entonces en la mesa de la máquina o banco de montaje sobre una placa base y sobre ella una estructura ramificada de módulos de fijación - topes, elementos de posicionamiento y de sujeción -.

Las normas de unión y los módulos añadidos entre sí corresponden a normas concordantes con los estándares existentes – siempre que estén disponibles, por ejemplo uniones atornilladas y ranuras en T de una dimensión determinada – o bien con normas de fabricantes específicos.

TopFix como opción suplementaria al Sistema TopMill

Al utilizar el Sistema TopFix como opción suplementaria del Sistema de Programación y Simulación TopMill, TopFix se activa al llamar el diálogo de preparación de la máquina, en la selección del sistema de sujeción de la pieza.  Aquí se selecciona como medio de sujeción el Sistema Modular de Sujeción de Piezas.

Los elementos de sujeción modulares aquí seleccionados se registran en la Hoja de Preparación, como un listado de todos los elementos de sujeción . Al iniciar el Simulador TopMill, en el modo de servicio automático se cargan todos los elementos de sujeción definidos para la pieza a mecanizar en la mesa de la fresadora. Los módulos de sujeción de TopFix se integran en el Simulador  para el test de colisión.

La mesa de la máquina activa en el simulador TopMill se usa como mesa de referencia  TopFix en la aplicación respectiva.

Consideraciones preliminares para el producto TopFix

Es de conocimiento general, que la exigencias en conocimiento y experiencia para fijación de piezas semielaboradas en la máquina (p. ej. piezas fundidas) es muchas veces superior a la necesaria para la mecanización de dichas piezas. 

Sin embargo, en los Sistemas CAM y en los métodos de programación orientados hacia el taller casi no se toma en cuenta dicho aspecto, mas aún, la fijación de la pieza en la máquina es ignorada en los Sistemas de Simulación CNC.

Tomando en consideración las inquietudes de nuestros clientes en los últimos años respecto a la fijación de piezas de forma compleja, nos hemos informado en Internet así como con los fabricantes de sistemas modulares de fijación de piezas:

Los fabricantes de sistemas de sujeción ofrecen gratuitamente los datos 3D-CAD de los elementos de sujeción, ya sea para ser bajados de Internet o bien en un CAD; de modo de unir entre sí las componentes y la pieza a fijar en un Sistema 3D-CAD. Ello presupone, sin embargo, la disposición de un Sistema 3D-CAD  y su manejo por el usuario. Un sistema sencillo y de fácil manejo para configurar la sujeción de piezas no pudimos encontrar.

Para llenar dicho vacío se ha desarrollado el Sistema Modular Interactivo de Sujeción de piezas TopFix, cuyo desarrollo se inició hace dos años y se ha orientado a los modernos sistemas industriales modulares para la sujeción de piezas.

Tomando como base nuestras experiencias con los algoritmos desarrollados para la sujeción en nuestras software estándar TopMill und TopTurn y específicamente el Sistema  Sistema Modular de Administración de Herramientas TopCAT, desarrollamos la concepción para un sistema virtual interactivo y modular llamado TopFix e iniciamos su desarrollo a partir del año 2008.

Para las componentes de nuestro Sistema de sujeción nos hemos orientado hacia los elementos de sujeción originales de algunos fabricantes de renombre, los cuales fueron reproducidos no a partir de los datos CAD sino generados con nuestras propias Software como ejemplos parametrizados. Las diferentes dimensiones de los elementos están parametrizadas, de modo que el usuario puede definir y modificar los elementos de sujeción de diferentes fabricantes de manera fácil.

Dicha funcionalidad permite al usuario definir un sistema individual de administración de medios de sujeción.

Objetivo de TopFix

TopFix permite la posibilidad de definir mediante un sencillo diálogo interactivo, para una pieza en bruto o semielaborada, una situación de sujeción definida sin errores de montaje y colisión entre los elementos de sujeción. Así es factible de planificar y realizar complejas situaciones de montaje y sujeción.

Mediante la especificación gráfica de las posiciones de fijación de la pieza, puede verificarse fácilmente la viabilidad de la sujeción de la pieza. Al mismo tiempo, dicho procedimiento proporciona la posibilidad de planificar y realizar complejas situaciones de montaje y sujeción.

Algo que no debe olvidarse, es el test sencillo de desmontaje de la pieza desde el sistema de fijación, una vez eliminados los elementos de sujeción y tensores.

En qué reside la complejidad en la sujeción de piezas en la máquina ?

Tomando como base los datos 3D de modelos de piezas prefabricadas o bien de la pieza terminada, el usuario determina cual operación de mecanizado se realiza en esta situación de sujeción y cual se realizará en la próxima sujeción.

 Image: Simulación CNC en el Sistema TopMill con una pieza mecanizada, usando el Sistema Modular de Sujeción TopFix

En base a dichas consideraciones se determinan los puntos de apoyo, de tope y tensores o bien superficies de sujeción mediante una evaluación gráfica de la pieza, o bien ya se han predefinidos mediante un mecanizado previo.  La geometría de la pieza terminada puede considerarse previamente, siempre y cuando la pieza de referencia contenga los datos geométricos 3D al seleccionar la pieza.  Ello permite verificar fácilmente si los puntos de sujeción no coinciden con las superficies de mecanizado. La pieza en bruto y la pieza terminada pueden ser mostradas u ocultadas, especialmente cuando ambas están superpuestas. Si la pieza se ha mecanizado previamente en forma adecuada,  pueden ubicarse los cantos de tope y superficies de apoyo para la fijación de la pieza.

Los criterios habituales para fijación de piezas son:

-  3 puntos de apoyo superficiales,

-  3 puntos de tope,

- puntos de sujeción (ideal no necesariamente localizado sobre los puntos de apoyo)

Ellos no son garantía absoluta para una sujeción adecuada durante el mecanizado. Varios otros factores deben ser considerados;  para los cuales no existe una respuesta definida, sino que se basa fundamentalmente  en la experiencia y el conocimiento del operador y/o el programador:

-  Estabilidad dimensional de la pieza

-  Comportamiento de vibración de la pieza fijada (frecuencia natural)

-  Capacidad de retención de las fuerzas de sujeción

-  Extensión de la pieza hasta producir su deformación permanente

-  Arriostramiento de las fuerzas de retención en los diferentes puntos de la pieza

En esta problemática general y muy compleja, todavía no hay respuestas universales satisfactorias y también TopFix no puede dar una respuesta.

Sin embargo, TopFix hace lo posible por verificar de modo sencillo  el proceso de fijación de piezas y realizar éste sin errores de montaje, utilizando normas de sujeción estándar y determinando los problemas de colisión y montaje (traslapo entre sí).