parte 1

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) Ediciones G¡GIL!. S.A. .ti) Mellico12 D.F, Prol.Amores.2027.Tel.5-24-03-81 ./

)-- Barcelona.29 Rosellón. 87.89. Tel. 259 1400

, Madrid.6 Alcántara.21. Tel. 401 1702Vigo Marqués de Valladares. 47. 1.0. Tel, 21 21 36Bilbao-2 Carretera de Larrasquitu. 20. Tel, 432 9307Sevilla-U Madre Rálols. 17. Tel. 45 10 30

1064 Buenos Aires Cochabamba. 154.158. Tel. 361 99 88Bogotá Diagonal 45 N.o 16 B.ll, Tel. 245 67 60Santiago de Chile Santa Victoria. 151. Tel. 22 45 67

Distribuidor exclusivo en BrasilSAo Paulo Editora Técnica J. Catalán. S. A.

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Oehler. Kaiser

Herramientas de troquelar.estampar Y embutir

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La 6.8 edición alemana ha estado a cargo delDr. Ing. Gerhard Oehler

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Improso y hecho en Méxicoen los talleres de EDIMEX,S. A.

Calle 3, núm. 9. Naucalpan. Edo. de México.La edición consta de 2 000 ejemplares.

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Título de la obra original:Schnitt-, Stanz- tlnd Ziehwerkzeuge

:~ Versión española de José M.a Amposta, Dr.-Ing. IndustrialRevisión a cargo de Antonio Amoros, Dr.-Ing. Industrial

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Primera edición: 1977

Segunda edición:' 1981

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Indlce

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A. Directricespara la construcciónde matricescortantes. . . . .1. Placasdebase. . . . . . . . . . . . . . . . . .2. Vástagosdesujeción.. . . . . . . . . . .3. Contraplacay placadepunzones.. . . . . '. .4. Punzonespara troquelar. . . . . . . . . , .5. Prevención de la «soldadura en frlo. en punzones cortantes6. Punzonescon guíahorizontalu oblicua. . . . . .7. Fuerza de corte, fuerza de retroceso y fuerzas laterales.8. Resistenciaal pandeodelospunzones.. . .' . . . . .9. Placasmatrizy casquillosdecorte. . . . . . . .

10. Placasmatricescompuestas.. . . . . . . . . .11. Orificiode caída del recorte, huelgo de corte y manguito de

subidadelpunzón.. . . . . . . . . . . . . . . .12. Anclajede punzonesy casquillosde corte por mediodel co-

ladode una aleaciónde bajo punto de fusión. . . . . .13. Matricescortantesparapequeftasseriesde fabricación. . .14. Procedimientode perforaciónpor ataque quúnico. . . . .15. Procedimientode troqueladode precisión. . . '. . . . .16. Placa-guíadel punzón,y guíalateral intermedia. . . . . .17. Disposición de la pieza a troquelar en la tira punzonada y

limitación del avance de la cinta y de la tira de chapa. . .18. Avancede la tira punzonadaa través de las matrices. . . .19. Utilización de piezas normalizadas, especialmente de arma-

zonesconcolumnadeguía. . . . . . . . . . . . .

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B. Disposiciónconstructiva de distintos tipos de matrices cortantes- 1.'Matricessimples,singuía. . . . . . . . . . . . . .

2. Matricescompuestas,singuía. . . . . . . . . . . .3. Matrizuniversalparaentalladurasguiadamediantecolumna4. Matrizprogresivaconplacaguía-punzones. . . . . . . .5. Matrizcon tope auxiliarlateraly tope basculante. . . . .6. Matrizconpunzóndecentrado.. . . . . . . . ... '.'7. Matriztronzadora.. . . . . . . . . . . ,,". . . .8. Matricesprogresivasy combinadas. . . . :" . . . ','9. Matriz punzadora con expulsor; . . . . . '-. . . .)~ .

10. Matrizcondispositivoalimentador. . . .,.; .' .',~(. .11. Matrizperforadora. . . . . . . . . . '.:':.;,~',,/'f. . .

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() by Springer.Verlag Berlin/Hcidclbcrgy para la edición española Editorial yusta\'o Gili~ S. A.o Barcelona

ISBN 968-6085-33-5....

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VUl INDICE

12. Matriz perforadora con clavija de índice y sin ella, para agu-jerearlateralmentecuerposhuecos. . . . . . . . . .

13. Matrices perforadoras y cortantes apropiadas para operar endistintospuntosde cuerposhuecos. . . . . . . . . .

14. Punzones que actúan oblicuamente respecto a la superficie apunzonar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15.Matricesderecortaroscilantes.. . . . . . . . . . .16. Matrices de recortar para piezas de chapa embutidas y re-

bordeadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17. Matrizseparadoracontinuapara piezasembutidas. . . .18. Matrizpara separary recortar guardabarros. . . . . .19. Matrizde corte total abiertay su construcción. . . . . .20. Matriz de corte total cerrada para piezas pequeñas. . . .21. Matriz de corte total pata piezas resistentes y de gran tamaño22. Matriz de corte total para piezas muy grandes. . . . . .23. Matricesde cuchilla. . . . . . . . . . . . . . . .24. Matrices de corte con rasqueteado . . . . . . .25. Matricescortantesdeprecisión. . . . . . . . .26. Matric~spara desbastar. . . . . . . . . . . . . .27. MatriZ'parahacerhendiduras. . . . . . . . . . . .28. Matriz giratoria para hacer agujeros o ranuras en perfiles

angulares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29. Matrices para cortar y dar forma simultáneamente. .

C. Directrices para la construccIón de matrices para curvar. . .

1. Radiode curvado. . . . . . . . . . . . . . . . .2. Curvado de piezas recortadas y determinación del desarrollo3. Cálculo de la fuerza del curvado en el curvado con estampa4. CurvadoenVpormediode matricessimples. . . . . .5. Retrocesoelásticode la chapa. . . . . . . . . . . .6. Expulsor.. . . . . . . . . . . . . .7. Curvado de tubos y piezas huecas de chapa.8. Procedimientosde ensayo para curvado. . .

D. ConfiguracIón de las matrices de curvar, enrollar, formar cuellos,enderezar,estamparenhuecoy estamparen lleno. . . . . .1. Matrizsimplede curvar. . . . . . . . . . . . . .2. Matrizde curvaruniversal. . . . . . . . . . . . .3. Matriz para efectuar curvado s en ángulo muy agudo.4. Matriz para curvar piezas elevando los cantos. . .5. Matriz para curvar cantos de piezas de carrocería. .6. Matriz de simple efecto para curvar perfiles en U, con ex-

pulsor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7. Matriz de doble efecto para curvar perfiles en V, con expulsor8. Matriz de curvar con impulso por medi~ de cuña. . . . .9. Matriz de curvado previo y de curvado definitivo. . . . .

10. Matriz de curvar con mandril de colocación. . . .

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INDICE

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11. Matriz de curvado múltiple trabajando como matriz embutido12. Matriz de curvado múltiple con punzón interior móvil y ade-

cuadoparadarforma. . . . . . . . . . . . . . .13. Matrizparaenrollar. . . . . . . . . . . . . . . .14. Matrizsimpleparaenrollar. . . . . . . . . . . . .15. Matriz de enrollar con sujeción automática de la pieza. . .16. Matrizdeenrollarconmandril. . . . . . . . . . . .17. Matriz de enrollar con impulso por medio de cuñas. . . .18. Matriz de curvar y enrollar para rebordear piezas cilíndricas19. Abocardado de piezas de chapa (formación de cuellos o

embocaduras) . . . . . . . . . . .20. Matrizparaenderezar. . . . . . . . . . . . . . .21. Matrizderecalcarparaplanear. . . . . . . . . . . .22. MatricE!sparaestampar.. . . . . . . . . . . . . .23. Matriz de estampado hueco que opera sin variar el espesor

delmaterial. . . . . . . . . . . . . . . . . . .24. Matriz de estamp!fdo hueco de paredes de piezas embutidas25. Matrices de estampado con altura graduable para piezas si-

métricasrespectoal eje de giro. . . . . . . . . . .26. Dispositivo automático de elevación de la mesa para matrices

deestampary calibrar. . . . . . . . . . . . . . .27. Matrizdeestampacióntotal. . . . . . . . . . . . .

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E. EmbuticIón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1. Procesode embutición. . . . . . . . .2. Cambio de forma en la embutición . . . . . . . . . .3. Fuerza ejercida por el punzón para embutir y desprender. .4. Lubricación, recubrimiento de protección y eliminación de la

grasa. . . . . . . . . . . . . . .- . . . . . . .5. Medidas preventivas contra la «soldadura en mo» . . . .6. Redondeadode lasaristasdeembutición. . . . . . . .7. Pisónsujetadorde la chapa. . . . . . . . , . . . .8. Redondeadodela aristadelpunzón. . . . . . . . . .9. Huelgo de embutición . . . . . . . . . . . . . . .

10. Velocidad de embutición . . . . . . . . . . . . . .11. Presióndelpisónsujetadorde la chapa. . . . . . . .12. Embuticiónsinpisónsujetadorde la chapa. . . . . . .13. Obtención del recorte para piezas de embutición redondas.14. Obtencióndel recorte para recipientes rectangulares. . . .15. Obtención del recorte para piezas embutidas cilíndricas. .16. Obtención del recorte para piezas em.butidasno cilíndricas e

irregulares.. . . . . . . . . . . . . . . . . . .17. Embutición en varias fases de piezas huecas cilíndricas de

secciónredondeada. . . . . . . . . . . . . . . .18. Embutición en varias fases para piezas huecas no redondeadas19. Embutición en una sola fase de piezas con cantos agudos. .20. Determinación de las fases de embutici6n para chapas de

aceroinoxidabley tratamientode las mismas. . . . . .

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x INDlCE

21. Recocido y mordentado de las piezas embutidas o o o o o

22. Embutición de piezas huecas no cilíndricas, de sección redon-deada. . . . o o o o o o o . . o o o o . .

23. Embutición con nervios sobresalientes o . o o o o

24. Embutición de piezas de carrocería. . o o o . o25. Embutición de bordones en piezas llanas de chapa. o . o26. Piezas de la matriz que se mueven transversalmente durante

la operación de embutición o o . o o o . o . o

27. Embutición con estampas calentadas o . o

28. Defectos que aparecen al embutir. ; . o o o . o o o .29. Procedimientos de prueba para la embutición o o o o o .

Fo Diseño constructivo de algunas matrices de embutición o o o .

1. Matriz simple de embutir para montar en prensa o o o o o

2. Matriz para embutir y cortar para la fabricación de piezasembutidas de paredes delgadas o o o o o o o o o

3. Matrices de cortar-embutir-recortar o o o o o o o

. 4. Matriz de cortar-embutir-perforar y su construcción o

5. Matriz de cortar-embutir-cortar-embutir-recortar o .6. Matrices de embutir, de efecto múltiple o o o . o

7. MatriZ de embutir doble para prensas de embutición de dobleefecto. . . o o . o . . . o o . o o . o . o o . o

8. Matriz de embutir y cortar para prensas de embutir de dobleefecto o o . . . . . . o o o . o o o o o o o . o o

9. Matriz de embutir piezas de varias profundidades en prensasde embutir de doble efecto. o o o o . o o o o o o .

10. Matrices de estampar a presión en prensas de manivela y paraembutir por percusión. o . . . . o . o o . . o . o

11. Matrices de embutir piezas de carrocería en prensas de embu.tición anchas, de triple efecto y con colchón de aire. . . o

. Go Otros procedimientos de embuticlón y sus correspondientesmatrices o o . o o o . . o o o o o o o . o o o o . .

1. Embutición con estirado o o o o o o o o o o o o o o

2. Procedimiento Oeillet o o o o o . o o o . o o . . . .

3. Obtención de piezas de embutición pequeñas y de piezas deembutición por inversión, por medio del procedimiento delrecorte periférico o . . . o . o . . . .

4. Embuticiónpor inversióno o o o o o . .

5. Embutición en prensas de embutir en serie.6. Procedimiento de ensanchado y abombado.7. Embutición en prensas de estirado. o o . . . . o . .8. Procedimientos de embutición con martinete de caída libre y

por percusión. . . . . . . . o . o . o . . . o . o9. Métodos de dar forma a la chapa por medio de elementos de

presión elástica. . o . o o . o . . o o . . o o o .10. Embutición hidrodinámica. o o . o o o o . . o . . .11. Procedimiento basado en la superplasticidad o

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INDICE

Ho Matrices para dar forma a velocidad elevada .

1. Procedimiento con explosión (1)2. Procedimiento Hydrospark (11) .3. Variación de la forma por medio de fuerzas magnéticas (111)4. Procedimiento de percusión con émbolo (IV)

lo Dispositivos de alimentación y evacuación de piezas elaboradascon matrices

1. Dispositivos de colocación y alimentación.2. Dispositivos eyectores y expulsores

Ko Cálculo de los resortes helicoidales, de plato, anulares y de goma

l. Resortes helicoidales .2. Resortes de plato.3. Resortes anulares.4. Resortes de goma.5. Resortes para expulsores6. Resortes en matrices de corte total. .'7. Resortes de presión para matrices de curvar.8. Resortes para pisones de sujeción de la chapa.9. Sistema elástico Nitro-Dyne

L. Material para matrices. . ..

1. Fundición de hierro2. Aceros moldeados.3. Aleacionesde cinc fundidas4. Aceros al carbono. . .5. Aceros de herramientas.6. Aceros de cementación .7. Carburo de ferrotitanio .8. Metalduro. . . . . .9. Procedimiento de revestimiento con metal duro.

10. Aleacionesde bronce de ~luminio .11. Plásticos (resinas epoxídicas).12. Otros materiales

Mo Modos de evitar piezas defectuosas en el temple.

1. Piezas que presentan contracción.2. Grietasde temple. . . . . . .3. Formación de grietas y fisuras poco tiempo después de la

puesta en servicio de la matriz.4. Temple insuficiente. o . . .5. Temple aparentemente deficiente6. Temple desigual . "

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XlI INDICE

7. Desprendimiento de escamas deformadas en las esquinas ypartessobresalientes.. . . . . . . . . . . . . . .

8. Ensayosdetemple. . . . . . . . . . . . . . . . .9. Temple al soplete y por inducción de matrices de gran tamaño

moldeadas.. . . . . . . . . . . . . . . .N. Rectificado de las matrices cortantes . . . . ..

O. Indicaciones relativas al tratamiento y elaboración de diversaschapas. . . . . . . . . . . . . . . . .

Apéndice.. . . . . . . . . . .Relación de trabajos realizados en comunidad

. .

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A. Directrices para la construcciónde matrices cortantes

1. Placas de base

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Para la fabricación esporádica de un reducido número de piezas se suele presocindir de la placa de base (placa inferior). Sólo cuando las solicitaciones songrandes (por ejemplo. al cortar chapas gruesas), o cuando algunas de las partescomprometidas de la matriz de corte quedan sometidas a ftexión, se recomienda'disponer una placa de base. Su espesor se eligirá de acuerdo con dichas solicita.

. ciones y con la magnitud del corte que deba efectuarse.Para cortes medianoses suficiente un espesor de 22 mm. La placa de base debe sobresalir comomínimo 30 mm por los lados de la caja de matriz, a fin de poder colocar lasgarras de fijación. o poder fresar en ella las ranuras para los pernos de sujeción.Por lo general. las cajas de matriz sin placa de base se pueden sujetar directamentesobre la mesa con la ayuda de dispositivos de fijación. Para facilitar la colocaciónde listones paralelos debajo de ]a herramienta. es conveniente acepillar una ranuraen la cara inferior de la placa; por otra parte, así. en el caso de desplazarse loslistones paralelos, no se taponan las aberturas de paso de los recortes.

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Fig. 1. Ejemplo de una disposición de ranuras en T con distribución de agujeros.según DIN 55205.hoja 1.

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Para la fijación de la matriz de corte o de estampación pueden utilizarse simplestensores según DIN 6314 u otros con .rosca o con remate redondo. Otros tipos detensores son los de horquilla (DIN 6315), de acodadura simple (DIN 6316) Y deacodadura doble (DIN 6317). empleados todos ellos en la construcción de herra.

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2 A. DlRECfRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES

mientas de troquelar. El contraapoyo del tensor suele hacerse por medio de una. pieza escalonada (DIN 6318). o por medio de pernos roscados; también se puedeconseguir utilizando pares de tensores con dentado inclinado. los cuales. pordesplazamiento relativo. permiten un ajuste sin saltos de la altura de fijación.Según la norma DIN 55205. hoja 1,' la distribución de agujeros y la disposiciónde ranuras en T se efectúan de modo que la distancia entre ejes de ranuras en Tsea de 300 mm. y la separación entre agujeros de los vástagos de presión.2 condivisiones cuadráticas. sea de 150 mm (lig. 1). Cuando la superficie disponible espequeña. por ejemplo en mesas circulares. se puede ~omar una subdivisión másfina. de 75 o incluso de 37.5 mm. La hoja 2 de la misma norma y la tabla 13relacionada con las figuras 308. 309 Y 310. dan indicaciones para la ejecución delos vástagos de presión y sus agujeros. así como las medidas correspondientes a .los mismos.

2. Vástagos de sujeción

Estas piezas es~án normalizadas en DIN 9859. La tabla 1. correspondiente a lacitada norma, 'contiene las medidas usuales. indicadas en la figura 2. de talesvástagos de sujeción. En la última edición de la norma DIN 9859. hoja 1. ademásde los diámetros que figuran en la tabla. se han introducidolos de d, = 8, 10.12. 16 Y 80 mm.

2. VÁSTAGOS DE SUJECIÓN 3

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Fig. 2. Medidas de vástagos cuyos valores se dan en la tabla 1.

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Las hojas siguientes de esta norma. todavía en proceso de elaboración. contienenindicaciones sobre vástagos de sujeción con espiga remachable (hoja 2), con espigaroscada (hoja 3). con cuello y brida (hoja 4) con platina por testa. redonda (hoja 5)o cuadrada (hoja 6). y. finalmente. con espiga roscada y brida (hoja 7). Los diá-metros d, más empleados son los de 32 y 40 rom. Muy raramente se empleanya .vástagos lisos.. sin entalladura, ya que con ellos existe el peligro de que eltomillo prisionero produzca depresiones y abultamientos en el vástago que, talcomo indica la ligura 3. pueden dar lugar a posicionamientos inclinados y a un

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Fig. 3. Colocación inclinada de la Fig. 4. Giro j)erturbador del vástagoparte superior de la matriz como con muesca fresada.

consecuencia de las defonnaCio:;/'

locales del vástago. I .canteado de la parte superior de la matriz. Para evitar esto y mantener constanteuna posición correcta del vástago de sujeción de la matriz, asi como un perfectoapoyo de la placa superior de la misma contra la cara inferior del portavástagos,corrientemente se procede a fresar en el vástago una muesca según la normaDIN 810 (lig. 4). Si. en el momento de apretar el tomillo prisionero de fijación,el vástago no está perfectamente orientado. de manera que la cara inclinada dela muesca no queda perfectamente enfrente del tornillo. una vez apretado éste..dicho vástago tenderá a girar y a aflojarse. tal como se ve en la parte inferiorde la figura 4. Con ello vuelven a presentarse los inconvenientes de un posiciona-miento inclinado y un apoyo defectuoso entre la placa superior de la matriz y la

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Tabla 1. Dimensiones de los vástagos de sujeción según la norma DIN 9859(en la figura 2 se indica la cota que cada letra representa)

Vástagos d, 20 2S 32 40 SO 6S(sin brida) dJ M 16X 1,5 M 16X 1,5 M 20x 1,5 M 24X 1,5 M 30x 2 M42 x 3

M2Oxl,5 M24xl,5 M30x2 M36x2L 40 W W 100I, 3 4 4 5 6 81, 58 68 79 93 108 128

Entrecaras h 6 6 8 10 12 16para la llave s 17-4.1 19-.... 27-'." 32-0... 41-O,u 55-0.'

Muesca d, 15 20 2S 32 42 531, 12 16 16 26 26 26" 2,5 2,5 2,5 4 4 4

Vástagos d, 28 34 42 52 62con brida i 5 5 6 8 8

1, 61 70 86 108 118

Espesor k 18 23 23 23 28 28mínimode la placa

Agujero para l. 45 SO 62 76 87 108el vástago 1, 20 22 22 36 36 36

d. M12xl M 12 X 1 MI2 xl M 16 x 1,5 M 16x 1,5 M 16x 1,5.

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4 A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES

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siempre la muesca tomeada en todo el perímetro. tal como se indica en la figura 2,en el centro. Hay quien tiene equivocada la opinión de que las muescas fresadascomo en la figura 4 presentan mayor seguridad contra los giros involuntariosque las gargantas tomeadas como en la figura 2 (ll). ¡::n realidad, si el tornillose ha apretado correctamente, no son de temer tales giros en este caso. Además,es más barata la ejecución según el segundo sistema.Existen diferentes formas de empotramiento del vástago de sujeción. Es incorrectoroscarlo simplemente sin ningún dispositivo de seguridad contra aflojamiento,como en la figura 182 (hoja de construcción 21) y la figura 263 (hoja de construc-ción 10). Incluso la disposición de un prisionero roscado mitad y mitad entre lacontraplaca y el vástago no es ninguna solución feliz.Los tipos de vástagos prescritos en la norma DIN 9859 presentan cuatro formasdiferentes de fijación, A, B, e y D, que se representan en la figura S, indicándosesus medidas en la tabla 2.El primer sistema representado, el A, a base de fijar por remachado la espigadel vástago a la placa. tal como aparece en las hojas de construcción 10 (fig. 129)

Tabla 2. Fijación de los vástagos(en la figura 5 se indica la cota que cada letra representa)

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) Fig.:5 Giro perturbador del vástago con muesca fresada.

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f2. VÁSTAGOS DE SUJECIÓN 5

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y 16 (fig. 160). es correcto únicamente para matrices pequeñas. con diámetros devástagos de hasta 25 mm. Para fuerzas considerables aplicadas sobre los punzonesy. principalmente. cuando las cabezas de los mismos están sometidas a grandesfuerzas de ;:hoque. los remachados de este tipo son soluciones incorrectas.De' acuerdo con la experiencia práctica. la solución B de la figura 5 es la quemejores resultados ha dado. La seguridad de la unión roscada se consigue pormedio de un taladro ligeramente cónico en el interior de la espiga del vástagoy un pasador cónico que se introduce en él. una vez roscada la espiga, de formaque la rosca de ésta queda apretada contra la rosca de la placa. Se consigue lapresión suficiente sin necesidad de partir con ranuras esta espiga roscada. Sin em-bargo, se requiere que sea delgada la pared resultante para la misma (entre eldiámetro del núcleo de rosca y el del taladro cónico) de forma que se consiga lasuficiente deformación elástica para producir la presión. Es aconsejable, paraobtener una mejor elasticidad. som~ter a un recocido a la llama. o en un bañode sales. la rosca de la espiga. A fin de poder desatornillar de nuevo el vástago,es conveniente cobrear la rosca con vitriolo (sulfato de cobre) y engrasada. El pasa-dor cónico puede quitarse desde arriba. con un punzón, a través del taladropasante a todo lo largo del vástago. A fin de facilitar el montaje. los valores de d,aquí recomendadosson algo mayoresque los prescritosen la 'norma DIN 9859E.Este tipo de fijación es barato y. según experiencia del autor. totalmente satis-factorio. Ejemplos de esta disposición aparecen en las hojas de construcción 4(figura 105). 5 (lig. 107). 6 (fig. 109). 9 (fig. 128). 13 (fig. 143) Y 43 (fig. 274).La tercera forma de fijación representada en e (fig.5). con medidas según la normaDIN 9859 (tabla 1 y figura 2), presenta también una parte roscada (sJ de lacontraplaca o placa sufridera. Una vez roscada el vástago en la placa. se taladranconjuntamente ésta y la brida y se aseguran mediante un pasador cilíndrico. elcual. en caso de desmontaje, se puede expulsar fácilmente por debajo: Las hojasde construcción 11 (fig. 133), 25 (fig. 221), 39 (fig. 262). 41 (fig. 264) Y 44 (fig.277)muestran ejemplos de aplicación de este sistema.

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Fig. 6. Tipos de empotramiento menosusuales de los vástagos de sujeción.

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El último sistema D representado en la figura 5 está formado de maqera que elvástago presenta una platina en forma de brida para la que se tomea el corres-pondiente encaje en la placa. Estos vástagos se han acreditado principalmente paramatrices de grandes dimensiones. En algunos casos. se requieren dispositivos adi-cionales para impedir los movimientos de giro.Como ampliación de los dispositivos de fijación A a D mostrados en la figura 5.en la figura 6 se presentan dos nuevas modalidades E y F. La forma E es parecidaa la A; sólo que, en vez de remachar. se asegura la espiga. que entra a presiónen la placa. por medio de un pasador cilíndrico lateral clavado. La disposición E

Dimensiones en mm d, 20 25 32 40 50 65s 18 23 23 23 28 28

A Vástagos con d, 16 20 (25) (32) (40)espiga remachada

B Vástagos con d, Ml6xl,5 M20xl,5 M2xl,5 M30x2 M36x2 M42x2espiga rascada d, 6,5 8,5 13.5 16,5 21,0 27,0Y con agujero 6 x 30 8 x 30 13 x 40 16 x 50 20 x 60 26 x 70cónico.Pasador cónico se-gún norma DIN 1

C Vástagos con d, 28 34 42 52 62espiga roscada i 5 5 6 8 8

con brida. S x 12 5 x 12 S x 14 6 x 16 6 x 16asador cilfndrico s, 23 23 30 32 35

selt:tn normaD N 7

D Vástagoscon {d, 22 26 34 42 52 68d, 25 32 40 50 63 80

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es más sencilla y más barata que la A puesto que el remachado difícilmente sepuede efectuar de forma satisfactoria y. en caso de necesidad de desmontaje.. ladisposición A presenta más dificultades que la E. De todas formas. el empleo dela solución E exige placas sufrideras de pequeño ancho. De igual manera, lasolución E. al igual que la A, sólo es aplicable para pequeños vástagos dehasta 25 mm de diámetro. Las indicaciones de medidas de la figura 6 se refierena la tabla 2.Una disposición especialmente fácil de desmontar, a base del rebaje torneadocomo en la forma II de la figura 2. se representa con la letra F en la figura 6.Es adecuada en los casos donde se prevé un desmontaje frecuente de la matrizpara utilización de sus piezas en otras operaciones. y cuando las fabricaciones soncortas y. poco duraderas. La unión roscada de la espiga a la. placa sufridera vieneasegurada por medio de una tuerca cilíndrica de diámetro exterior dI y altura eque actúa como contratuerca y que se aprieta una vez roscado el vástago a laplaca. La fabricación de estos vástagos tan fáciles de manejar es. para seriesmedianas, apenas más cara que la de las disposiciones B y C. y su solidez, asícomo seguridad frente a aflojamientos indeseables. es suficiente. Las indicacionesde medidas contenidas en la figura 6. en F, se refieren a [as-tablas 1 y 2.Para matrices pequeñas, el vástago de sujeción puede tornearse en la propia partesuperior de p,!nzón. En algunos casos. el vástago. el asiento y el propio punzónson una sola pieza. Hay que evitar entonces. como siempre. el canteado. por loque. entre el vástago de sujeción y el punzón propiamente dicho. se intercalauna parte de mayor diámetro. en forma de brida para asiento. tal como muestranlas hojas de construcción 1 (fig. 98) Y24 (fig. 192).Al final del vástago. en la carade asiento. hay que disponer una regata anular, o, en los casos de vástagos huecoscomo en la hoja de construcción 45 (fig. 279), hay que redondear adecuadamentela transición de secciones.

Fig. 7. Traslación del punto de aplicación de la fuerza en los vástagos acoplados paralos casos de superficie superior plana y superficie superior bombeada.

La mayor parte de los armazones de columnas que se encuentran en la práctica.están. provistos de vástagos de sujeción solidariamente atornillados en la partesuperior del armazón. Una sujeción rígida de este tipo hace que la parte superiorde la matriz se vea forzada a participar en todas las desviaciones que tienen lugarpor defecto de guía del carro portavástagos y que pueden traducirse en agarrota-mientos en las columnas-guía. Por esta razón, coJrVieneemplear sólo armazonesde columnas con vástagos de acoplamiento y la correspondiente caja receptora.Evidentemente, hay que procurar que el centro de gravedad de las fuerzas coincida

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2. VÁSTAGOS DE SUJECIÓN7

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casi con el eje vertical del vástago una vez roscado. Además. es importante queel acoplamiento del vástago. en su parte superior sometida a la compresión delmandril con caja receptora. esté ligeramente abombado. de tal manera que en elcentro tenga una flecha de unos 0,5 mm respecto a los bordes; con ello se consigueque, cuando el portavástagos toma una posición inclinada (fig. 7). la fuerza actúalo más cerca posible del eje. Por el contrario, si la superficie fuese completamenteplana. la fuerza actuaría en el borde (punto A. figura 7. izquierda)Es de lamentar que se retiraran las normas DIN 9827 Y 9860 relativas a losvástagos de acoplamiento y mandriles con caja receptora que se representan en lafigura 7, pues, en primer lugar. hacen realmente falta y. en segundo lugar. al retirarestas normas. puede tenerse la impresión de que estas piezas no son necesariaspara aquellos casos en que haya armazón de columnas. Kunow ha comparadoel comportamiento del acoplamiento provisto de cara de compresión plana conel de otros acoplamientos abombados. así como las deformaciones que uno y otrosproducían en \as cajas receptoras correspondientes. Comprobó que las cajas recep-toras con taladro central en el mandril se comportan peor que las no taladradas..

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Pig. 8. Deformaciones en los mandrlles receptores.

El taladro se requiere cuando es necesario un pasador cónico de fijación. Lafigura 8 muestra cuatro mandriles con caja receptora vistos por la parte inferiorque. en correspondencia con las huellas dejadas en la parte exterior del vástagode acoplamiento, aparecen con deformaciones junto al taladro (flecha A). El agra.i1-damiento oval (flecha B) del taladro en la caja receptora mayor proviene delmontaje incorrecto de una matriz en un armazón de columnas con un expulsorguiado. En este caso. el vástago de acoplamiento de la herramienta no se entrólo suficiente. de forma que el expulsor. ya en el primer ciclo de trabajo. pegóde lleno contra la caja receptora del mandril. Si luego se acopla un nuevo vástagocon dicho mandril presentando su caja tales deformaciones. el punto de aplicaciónde la fuerza transmitida dependerá en gran parte de estas deformaciones. Complicaeste problema el hecho de que cada mandril se emplea por lo general para variasmatrices. pues. .con ello. coincide la deformación de la caja receptora (que con lasdiferentes operaciones va cambiando continuamente) con los diferentes tipos dedeformación existente en los vástagos de acoplamiento, debiendo, cáda uno. deestos últimos. adaptarse a la caja receptora del mandril. Puede obtenerse una .

notable mejora disponiendo unas placas circulares. templadas. en el vástago deacoplamiento y en dicha caja receptora (fig. 9). Incluso es conveniente que losmandriles y los vástagos de acoplamiento taladrados. con expulsor guiado. vayanprovistos de estas placas templadas.

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8A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCiÓN DE MATRICES CORTANTES

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Fig.9. Vástago de acoplamiento (a) y caja receptora (b) con placas de asiento templadas.

Las antiguas normas DIN 9827 Y 9860, referentes a las uniones mediante vástagode acoplamientp y mandril con caja receptora, no son muy satisfactorias. Por unlado, si el juego calculado es demasiado reducido, se producen, con el tiempo,puntos de presión; por otro, con juegos demasiado holgados, se produce muchoruido durante el funcionamiento. También, en este segundo caso, se producenchoques en los puntos muertos que pueden dañar las guías de las columnas.Prescindiendo de todas nuestras consideraciones, se encuentran todavía en muchostalleres armazones de columnas con vástagos de sujeción roscados, a pesar de que,con ellos, las irregularidades en la guía del portavástagos se transmiten a la matriz.Por tanto, sería aconsejable que, allí donde no se puede prescindir de un vástagofijado rígidamente al portavástagos, aquél fuese fijado a la parte superior delarmazón de columnas, a través de una pieza elástica intermedia que absorbiese lasirregularidades originadas en la guía del portavástagos. La figura 10 muestra unasolución posible obtenida por medio de un cuerpo intermedio de caucho. Estaspiezas intermedias, de una dureza Shore A de 50 a 70°, pueden adquirirse en lasfábricas de goma. Habrá que considerar si un material elástico, resistente al

Fig. 10. Vástago de sujeción con anillo intermedio cónico de caucho en su empotramiento.

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2. VÁSTAGOS DE SUJECiÓN 9

desgaste. como, por ejemplo, el poliuretano (tabla 23) no daría mejores resultadosque el caucho natural. .

Howard ha propuesto otra solución parecida, con vástago flotante y columnas deguia. para herramientas de troquelar de precisión. Consta de un vástago fungi.forme, con la cabeza redonda dirigida hacia abajo, que se introduce en una cavidadesférica torneada en la placa y que va enroscado a ésta a través de un anillode acero dispuesto sobre un anillo grueso intermedio de caucho. La misma funcióncumple el vástago Whippet, ideado en Suecia, que viene representado en lasfiguras 11 y 12. En vez de un vástago de acoplamiento roscado a la placa y delmandril empotrado en el portavástagos de la prensa (fig. 9), en esta solución sehan reunido, en una sola unidad constructiva (fig. 11), el vástago de sujeción y elvástago de acoplamiento. En la parte superior de este último vástago se tiene una

Fig. 11. Vástago de sujecióntipo Whippet.

Fig. 12. Vástago Whippet taladrado,con expulsor.

superficie esférica y, de igual forma, se tiene encastrado en el vástago de sujeciónun taco con una cabeza también esférica dirigida hacia abajo. Entre ambas super.ficies esféricas se dispone una pieza intermedia con dos superficies cóncavas corres.pondientes. Dos medios anillos actúan por debajo de la brida superior del vástagode acoplamiento y van unidos al vástago de sujeción por medio de tomillos. Comoeslabón intermedio elástico, hay dispuesto un anillo de caucho que establece con.tacto con dicha brida superior. Cuando hay que montar, en la parte superior dela herramienta, un expulsor accionado por topes fijados en la prensa. como en lafigura 177, el vástago Whippet debe ir taladrado para dar paso a dos pernos. talcomo sucede también en el caso de vástago de acoplamiento y mandril con caja.receptora de la figura 176. Los extremos de estos pernos alcanzan el punto mediode la longitud del taladro convenientemente ensanchado de la pieza intermedia.En la figura 12, en que aparece la parte superior de una matriz guiada porcolumnas, vemos un ejemplo de ello. Para que no pueda salir, el perno superior

. está provisto de una ranura guiada lateralmente por un pasador roscado. Es reco-mendable disponer una garganta torneada en el vástago, según figura 2 (disposi-

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10 A. DIRECfRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES

ciones 11 Y 111).para asegurar su posicionado correcto en el portavástagos. Ade-más. en la brida inferior del vástago inferior de la figura 11 conviene fresar dospares de caras paralelas para poder apretar asiendo la brida con una llave.En las grandes matrices cortantes. sin vástagos de sujeción para evitar que losdefectos de guía de las columnas dañen las guías de la prensa. pueden colocarse.entre los casquillos de guía b y la placa de testera (fig. 13). unos manguitos elás-ticos a como los de la figura 10. Naturalmente. se requiere un acabado esmeradode las superficies de contacto anulares de tales piezas; por otra parte. los pernosde fijación llevan unas arandelas cónicas e y van asegurados mediante contratuerca.A primera vista, parece que hay bastante que objetar con relación a un montajeelástico de este tipo. Cuando la resultante de los esfuerzos trasversales en losciclos de funcionamiento es grande, la solución parece menos viable que en elcaso en que dichos esfuerzos sean prácticamente inexistentes. Siempre que se tratade herramientas de estirar o doblar autocentrantes. las desviaciones entre ia parte

Fig. 13. Manguito elástico a interpuesto sobre el casquillo de guía b.

" superior y la inferior de la herramienta no son tan peligrosas como en el casoen que tales desviaciones no quedan compensadas y pueden dar lugar a plega-mientos unilaterales, ni como en el caso de matrices de corte, las cuales noabsorben ninguna desviación. Por otra parte, no hay que perder de vista que,si no existen asentamientos elásticos. todas las irregularidades en la guía delportavástagos se transmiten a la pieza superior de la herramienta. y de allí. a lascolumnas-guía. Con ello disminuye la precisión del guiado entre la parte superiory la inferior de la matriz. Evidentemente, con la solución que hemos dado aquíel problema no queda resuelto por completo. De todas maneras, los esfuerzoslaterales quedan lo suficientemente amortiguados como para que desaparezca elpeligro de rotura de las guías.La posición del vástago de sujeción debe corresponder al centro de gravedad delas fuerzas aplicadas. Esto tiene una especial importancia en sujeciones no empo-tradas, realizadas por medio de mandriles con caja receptora y vástagos deacoplamiento (figs. 7 a 9) en las matrices de columnas, o "bien. en los casos indi-cados en las figuras 10 a 12. Para encontrar dicho centro de gravedad. no hayque partir de las superficies de una o más piezas cortadas, sino que hay quebuscar los centros de gravedad de los contornos qtfe forman las líneas de corte.En una matriz de corte con varios punzones. primero se obtienen los centros de

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2. VÁSTAGOSDE SUJECIÓN 11

gravedad de los distintos contornos de corte. y luego, el centro de gravedad delconjunto. Con este objeto. en un punto elegido arbitrariamente. se dibuja unsistema de coordenadas xy; a continuación. horizontalmente (o sea paralelas aleje x). se marcan las distancias correspondientes a los centros de gravedadXlo X2. X3. ... x" y. perpendicularmente (paralelas al eje y). las distancias YloY2.Y3. ... Yn' Luego. los correspondientes perímetros de las superficies. o sea laslíneas de corte. se multiplican por los valores de x. y la suma de estos productosse divide por la suma de los perímetros Um, Un. U.:

X - x1'U",+X2'U,,+X3'U.+'",-U", + U" + U. + ...

De igual manera se procede con los valores de y. teniendo en cuenta que el ordende sucesión de Um. U". Ua no siempre tiene que mantenerse; lo que cuenta es quecada perímetro se multiplique por la distancia asu centro de gravedad:

y, = Yl' Ua+ Y2' Ub + Y3' Ue + ...Ua + Ub + Ue

El centro de gravedad S queda totalmente determinado con las dos coorde-nadas x, e Y"

Ejemplo 1 (fig. 14): Se trata de detenninar el centro de gravedad S de los contornos decorte indicados en la placa matriz de la figura, a fin de situar la posición del vástago desujeción. La placa matriz está prevista para cortar una pieza rectangular con dos agujerosanexos previos, uno circular y el otro cuadrado. Además, hay previstas dos aberturaslaterales a efectuar con cuchilla.En tanto que, para las \ineas de corte de los contornos o perimetros U.. U. Y U., los centrosde gravedad coinciden con los de las áreas de los puntos respectivos, para las cuchillas

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Fig. 14. Método gráfico de obtención del centro de gravedad S de las líneas de corte deuna matriz. .

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laterales sólo se consideran las líneas rayadas. La parte de corte trasversal de las cuchillas,de sólo l rnm de grueso, puede despreciarse o, en todo caso, incluida en la parte longitu-dinal del corte. Asi, para U, y U. se toman 31 rnm en vez de los 30 reales.Se tienen, según las ecuaciones (1) y (2), los siguientes valores para las longitudes x. e y.:

x, . U, + x, . U, + x, . U. + x. . U. + x.' U.x,=

U,+ U,+ u. + U.+ U,

- 40.31+70.120+100(40+31+31)- 31+120+40+31+31

19840 = 78,4 rnm,253

, y,' U,+y,' U,+y,' U,+y.. U.+y.. u.y.=U,+ U.+ U.+ U.+ U,

70.31+50.120+55.40+40.31+30.31 _12540=495 rnm.31+120+40+31+31 253'

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En lugar de efectuar estos cálculos se puede proceder gráficamente, por medio delpolígono funicular, para hallar el momento estático de fuerzas paralelas. Comola resultante de varias fuerzas paralelas es la suma algebraica de dichas fuerzas.el punto de aplicación se halla en la intersección de los rayos-extremos del polígonofunicular de fuerzas.

Ejemplo 2 (lig. 14): Se elige, en primer lugar, un punto cualquiera O como polo y, sobreuna recta paralela al eje y de las Y, se lIevan las distancias representativas de las fuerzasparalelas (en este caso las longitudes correspondientes a los perimetros de las lineas de corte)en el orden (de arriba abajo) en que se van encontrando en la figura (de izquierda aderecha): U.. U" (U. + U. + U.). A lin de conseguir intersecciones definidas de las rectas,conviene disponer éstas de' forma que los rayos extremos formen entre si un ángulo deaproximadamente 90°. Las rectas a, b, e y d que resultan de unir O con los extremos delas fuerzas paralelas, se trasladan a los ejes de gral/edad de las diferentes figuras: se trasladaprimero la recta a que corta el eje 1 en un punto; por este mismo punto se hace pasarla recta b; por donde ésta corta al eje 2 se hace pasar la recta c; por donde ésta cortaal eje 3, 4, 5 se hace pasar la recta d que corta a la a en el punto X cuya abscisa x. =78,4milimetros es la que ya habiamos obtenido por cálculo. De la misma manera se procedepara hallar el punto Y. Trazando los ejes que pasan por X e Y se obtiene el centro degravedad del conjunto, S.

En el ejemplo mostrado ha sido fácil hallar el centro de gravedad del contornode las líneas de corte, pues para segmentos rectilíneos, círculos. elipses, cuadrados.rectángulos, 'rombos y paralelogramos, el centro de gravedad coincide con elcentro geométrico. En los arcos circulares el centro de gravedad se encuentra alas siguientes distancias i del centro: '

para el semicírculopara el cuadrante

m(4)(5)para un arco con

ángulo central",

i = 0,64ri = 0,9r. 115 r .¡r

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,El problema se complica cuando. 'no sólo intervienen las fuerzas de corte. sinoque hay que tener en cuenta también fuerzas de deformación. En este caso. nopuede procederse únicamente con rectas y perímet~s SinOque hay que trabajarcon los valores de las fuerzas.

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~ VÁSTAGOS DE SUJECiÓN 13

Ejemplo 3 (fig. 15): En una matriz progresiva deben embutirse y cortarse unas cápsulas pro-vistas de un agujero central de 5 rnm de diámetro con borde plano. Se parte de una tirametálica de 32 mm de ancho y 1 rnm de espesor, de acero estirado. La fuerza del punzónde embutición P. se estima en 1500 kp (ejemplo 19, pág. 319). Suponiendo una resis-tencia a la cortadura 1'8=28 kp/mm', se obtienen:para los punzonesredondosprevios,P.. = 440 kp; para el de vaciado, P., = 3920 kp, Y para el punzón redondo de separaciónde la pieza, P., = 1950 kp. Desde una vertical cualquiera se toman las abscisas propor-cionales a las fuerzas: x,::::;lO, x, = 25, x, = 70 Y x. = 100. Se tiene, según la ecuación (1):

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409400 = 52 mm.

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Si se toma, a partir de la misma vertical, x. =52, se podrá dibujar una nueva vertical quecorta al eje de la tira en el centro de gravedad S buscando, obtenido asi por cálculo.

Ejemplo 4 (lig. 15): Si se quiere proceder gráficamente, se dibuja una vertical y sobre ellase llevan sucesivamente P.., P.., P.. P... Se unen los extremos de estos vectores con unpunto O elegido arbitrariamente para tener los rayos a, b, c, d, e. Por un punto A de lalínea de acción de la primera fuerza, se dibuja una recta paralela a a y otra a b; por dondeesta segunda corta a P.. se dibuja c, y asi sucesivamente. Donde se cortan a y e se tieneel punto S que, llevado verticalmente al eje de la tira, permite obtener el centro de gravedadque sirve para determinar la situación del eje del vástago.1<

1,1.No siempre se requiere buscar con tanta exactitud, ya sea gráficamente o porcálculo, la posición del centro de gravedad. En la mayor parte de los casos, essuficiente tener una situación aproximada del mismo. Sólo cuando se trata de

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Fig. 15. Método gráfico de obtención del centro de gravedad S de las líneas de cortede una matriz combinada para la fabricación de cápsulas.

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mente reducidos, que en la carrera hacia arriba se producen para separar latira (se considera que el valor de estos esfuerzos es de un 50 % del de las fuerzasde corte), sino que tiene que soportar las propias fuerzas de corte. El valor deldiámetro del pasador se deduce del valor de la fuerza de corte, tomando, comotérmino medio, para la resistencia a la cortadura del pasador. TS =40 kp/mm'.Los punzones de 'formas especiales deben Cabricarse con una brida labrada en lapieza maciza. siempre que el tamaño de los mis'mos lo permita; para ello seusarán acepilladoras especiales para punzQnes o fresadoras. Los punzones asifabricados se sujetan por abajo por medio de tornillos y pasadores en la contra.placa, como muestra la matriz de entallar de la figura 103. En este caso es inne-cesaria la placa portapunzones. Los punzones sencillos, en cambio, con un muñóntorneado pueden mecanizarse en la acepilladora normal para punzones o en lamáquina de fresar. Para asegurar un asiento correcto de dichos punzones ygarantizar su verticalidad. la placa portapunzones se rectifica por la cara superiory los punzones se calan en los agujeros de la contra placa. los cuales tienen unamedida en defecto de 10 unidades de tolerancia.

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Fig. 17. Punzón de sustitución rápidacon sujeción mediante polo de apnete.

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Para un rápido cambio o extracción de los punzones, sin necesidad de desmontarla placa portapunzones, se puede disponer una bola con apriete por muelle(figura' 17). El punzón queda sujeto por medio de una bola k presionada por unmuelle f. ambos alojados en un agujero ciego inclinado de la placa portapunzones.Este agujero ciego es cortado por el agujero de alojamiento del punzón dandolugar a una ventana que. si bien permite que la bola asome en el agujero delpunzón. no es suficientemente grande para que dicha bola pase al interior delmismo. Una faceta a. fresada en el punzón. en la que encaja la bola k. evita queaquél pueda desprenderse accidentalmente. En la placa portapunzones existe,además, un pequeño agujero por debajo de la bola k; sirve para empujar la bolacon una punta adecuada provista de mango. en el momento de extraer el punzón.Estos punzones' tienen también la ventaja de quedar asegurados cOntra el giro.Tal sujeción es adecuada sobre todo para punzones no cilíndricos.Para los punzones cilíndricos resulta mucho más sencilla y barata la sujeciónde los mismos a la placa portapunzones eliminando la cabeza y utilizando tornilloso pasadores dispuestos transversalmente al propio punzón de horadar (fig. 18).sirviendo también tal disposición para conseguir un intercambio rápido del punzón'~in necesidad de desmontar la parte superior de la matriz. De todos modos. sólopuede tenerse en cuenta en punzones que no estén situados excesivamente lejosdel borde de la placa portapunzones. El punzón ~rforador. de diá!Detrod. recibelateralmente, a la distancia e de su extremo superior (respecto a la placa colocada

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3. CONTRAPLACA y PLACA DE PUNZO:-lES 17

encima). un amolado en forma de segmento circular de radio 0,55 b Y con unaprofundidad i. La placa portapunzones ha de taladrarse lateralmente, para alojarun tornillo (fig. 18. izquierda) o un pasador (fig. 18. derecha). de diámetro ".también a la distancia e de la placa situada sobre la placa portapunzones. El pa.sador o el torniJIo se amolan o fresan lateralmente, 'en la zona del punzón, hastauna profundidad a. Esta posición debe marcarse en el exterior con claridad, por

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Fig. 18. Sujeción apropiada para efectuar el cambio rápido del punzón.

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ejemplo mediante un golpe de granete k sobre la cabeza del tornillo o la s~perficiefrontal del pasador. En la figura 18 puede verse el punzón ya fijado; para soltarloo intercambiarlo basta dar un giro de 1800 al tornillo o al. pasador. Con estaposición se introduce el nuevo punzón, el cual queda otra vez fijado en la placagirando al revés de 1800 dicho tornillo o pasador. Las ranuras del pasador sepractican bastante profundas, al objeto de que, al expandirse ambos extremos

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.. Fig. 19. Placa portapunzones con placa corredera para la fijación del punzón. a. punzón

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14 A. DIRECTRICES PARA lA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES

matrices muy grandes. con tiempos de utilización de la máquina prolongados.se recomienda emplear los procedimientos antes indicados. Por regla general. lasituación del centro de gravedad no es determinante de la posición del vástago desujeción porque si lo fuese la herramienta quedaría demasiado desplazada deleje de la prensa. Como se sabe, las prensas llevan en el centro de la mesa unaabertura de paso para los recortes. En algunos casos, teniendo en cuenta losmecanismos a base de muelleS compresores, debe mantenerse el eje de la mesa;entonces, la parte superior de la matriz no va provista de vástago para empotrar,sino que, por medio de pernos y dispositivos tensores, se fija en la cara del'portaútil,de ft.cma que la abertura de caída de recortes y el mecanismo de muelles puedenmantenerse en posición correcta, sin necesidad de costosas construcciones espe-ciales. Otra solución consiste en sustituir el vástago de sujeción por una placa enforma de cola de milano sujeta en la cara del carro portaútiles. con lo que sepuede introducir por delante toda la herramienta. La aplicación de dicha soluciónes aconsejable cuando. debido a la utilización de toda la superficie de la masa,no puede evitarse que sobresalga la contraplaca.

3. Contra placa y placa de punzones

La parte superior de la matriz está constituida. además de por el vástago desujeción. por la contraplaca y la placa de punzones. Las cabezas de los punzonesde pequeño diámetro, que generalmente han de soportar grandes presiones. con eltiempo mellan la contraplaca y, además, se aflojan. En tales casos, es conve-niente interponer. entre la contraplaca y la placa de punzones, una placa denomi-nada de compresión (también se la denomina placa, o capa. intermedia). Paraperforar chapa delgada es suficiente una placa intermedia de 3 mm de espesor,de acero moldeado, templada y rectificada (caras paralelas); para chapas mayores.tal placa debe ser de 5 a 6 mm. La experiencia demuestra que esta placa intermediano ha de ser demasiado dura. bastando. por lo general. un acero de 60 kp/mm2de resistencia. De otro modo, las delgadas contraplacas se rompen por los efectosdel choque. Tampoco se puede recomendar hacer toda la contraplaca de acerotemplado. sólo para evitar la placa intermedia. porque entonces el material aúnresultaría más caro.La unión de las placas entre sí tiene lugar mediante tomillos de cabeza cilíndricaranurada o con hexagonal interior. introducidos generalmente por arriba. Se puedeahorrar el hincado ulterior de pasadores cilindricos cuando los punzones vanguiados por una placa-guía. Para la contraplaca y placa de punzones se eligeun acero no demasiado duro. por ejemplo St 42.Las dimensiones de las contraplacas redondas y rectangulares vienen indicadasen la norma DIN 9866; las dimensiones de las cajas de corte. en la normaDIN 9867. Las contraplacas de un ancho o diámetro menor o igual a 125 mm,son de 18 mm de espesor; para anchos mayores. se toman espesores de 23 mm,según el valor de s de la tabla 2. No son usuales contraplacas de mayor espesor.Los espesores de las placas portapunzones son pe 10 a 18 rom. No hay queolvidar que los punzones de gran sección, pan iguales esfuerzos de cortadura,dan lugar a presiones específicas menores que los de sección pequeña. tanto en

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3. CONTRAPlACA y PlACA DE PUNZONES

la bajada como en la subida; por ello. en principio, nada se opone a tomar espe-sores unificados de 12 mm para la placa portapunzones. incluso para matricesgrandes.Los punzones, tal como se ve en la figura 16 (a y b), se sujetan a la placaporta punzones mediante sendos ensanchamientos del extremo superior. Hay quedesechar completamente el sistema, todavía hoy empleado. de sujetar los punzonespor recalcado en frío, ya que con ello se destruye la textura del punzón precisa-mente en la parte sometida a mayores esfuerzos, no debiendo influir en contrael costo adicional. motivado por los fresados o torneados adicionales, con relaciónal sistema de simple recalcado. En punzones redondos. lo más sencillo es tornearla brida derivada del citado ensanchamiento. En punzones pequeños. de hasta10 mm de diámetro. los ensanchamientos se forman con una parte cónica rema-tada por otra cilíndrica. Según la norma DIN 9844. los punzones redondos dehasta 16 mm de diámetro. se ejecutan con cabeza o brida cilíndrica (lig. 16b);a fin de evitar grietas de temple han de matarse los cantos vivos de la brida.También es admisible un ligero calado a presión del punzón en la placa portapun-zones.La placa portapunzones deberá mecanizarse de acuerdo con las formas delas cabezas de los punzones. atornillándose la contraplaca. En Estados Unidosse suelen encon~rar disposiciones de punzones en la forma indicada en b. perocon la diferencia de que, tal como puede verse en las figuras 149 y 188. en vez deuna sola placa portapunzones. se disponen dos; los taladros de la placa superior.para encajar en las cabezas de los punzones, se hacen mayores que los de lainferior destinados a ajustar con los vástagos de los mismos punzones. Otro sistemarepresentado en e (fig. 16) consiste en calar a presión el muñón de los punzones

Fig. 16. Sistemas de fijación de lospunzones de corte.

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en la placa; con ello se hace innecesaria la contraplaca y los punzones puedenintroducirse directamente por abajo en la placa portapunzones. Las dos primerassoluciones (a y b) resultan algo caras, y la e no parece suficiente segura, ya que,incluso un muñón bien empotrado de principio. puede aflojarse a causa de lascontinuas solicitaciones a que está sometido; en todo caso puede aumentarse laseguridad encolando el punzón, por ejemplo con Araldit. siendo entonces conve-niente moletear en el muñón unas ranuras longitudinales, o cavidades, para que lacola no se salga al introducir el punzón. También, según F. Slrasser, puedetaladrarse la placa transversalmente al muñón del punzón y asegurar éste conun pasador cilíndrico o cónico como en d (6g. 16). De todas maneras, estas suje-ciones con pasador sólo parecen aplicables, de una forma limitada, en las matricesen que la placa es poco más ancha que los punzones. Hay que tener en cuentaque, con el uso, el punzón desgasta la parte de la placa en que se apoya; de estemodo. el pasador transversal queda sometido,:00 sólo a los esfuerzos', relativa-

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18 A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCiÓN DE MATRICES CORTANTES

del mismo. se obtenga una sujeción suficiente, a pesar de la tolerancia de asientogiratorio aplicada al agujero b. Referidas al diámetro d del punzón. las demásdimensiones son: a = 0.3 d. b =e = 2,5 dei =0,15 d. Para facilitar la intro-ducción del pasador o del tornillo, al intercambiar el punzón, es preciso acha-flanar o redondear los cantos resultantes del amolado practicado en el punzón.Por este mismo motivo el radio de amolado es 0.55 b en vez de 0,5 b.

Los punzones de «quita y pon» tienen el grave inconveniente de que se pierdencon facilidad. Una solución sencilla, para evitar este inconveniente. se muestraen la figura 19. E:l punzón 1 se aloja en la placa portapunzones 2. En la posiciónde trabajo (lig. 19a), su cabeza apoya contra la contraplaca desplazable 3. Estaplaca corred~ra tiene limitado su desplazamiento w por medio de un pasador 4que recorre una ranura existente en la placa portapunzones. En unas pequeñascavidades de la corredera puede encajar una bola 5, presionada hacia abajo pormedio de una clavija 6 y un muelle de fleje 7. La clavija va guiada en la placa 8:En la parte de la corredera que sobresale al exterior va fijado un pomo moletea.do 10 por medi,) de un pasador 9. Cuando el punzón está fuera de servicio. debeevitarse que la cabeza del mismo pegue contra la cara inferior de la placa superior;hay que prever un espacio intermedio y de un valor mínimo igual a 0.2 h. Tambiénel espesor s de la chapa a perforar debe ser menor que h. de manera que h ~ 2.5 sy h - y = h' ?= 2 s.

4. Punzones para troquelar

En las matrices troqueladoras para piezas de superficie pequeña, hasta un tamañomediano, se procede primero a fabricar. templar y dar filo a los punzones. Se trazala placa guiapunzones y se mecaniza dejando cierto exceso de material. Se pre-siona entonces el punzón templado contra la placa trazada de modo que dejemarcado en ella su contorno y. siguiendo esta huella, se rectifica bien el agujero

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Fig. 20. Distintas ejecuciones de lasuperficie de corte en tos punzones.

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4. PUNZONES PARA TROQUELAR 19

se introduce lenta y cuidadosamente con ayuda de aceite; luego se templa. Laforma y función de los punzones determinan su disposición constructiva. La ma-nera más usual de terminar la cara de corte es con rectificado perpendicular. segúnla figura 20 a. Este tipo de acabado es el más barato y es el que se emplea casien exclusiva para chapas de hasta 2 mm de espesor. A veces. en los punzonesmayores se labra una cara cóncava. rectificada (fig. 20 b), para obtener un cortemás limpio. .Una concavidad completa. hasta la arista misma de corte. es sólo recomendableen los punzones para chapas delgadas; para chapas gruesas. la concavidad nodebe llegar hasta el mismo borde. Hay que evitar el debilitamiento del punzón;para ello. una vez ahuecado el mismo. debe procederse a -rebajar la cara decorte antes de templar. -En matrices con varios punzones de troquelado, se procurará que éstos no tengantodos la misma longitud, a fin de que el corte no se produzca simultáneamente.Con ello se disminuyen las solicitaciones sobre la placa de la herramienta y sobrela propia máquina. Los punzones más gruesos. sobre todo los que van provistosde punta centradora, deben atacar antes que los delgados para evitar que. a causa

- de los desplazamientos laterales. se rompan estos últimos. En los punzones gruesosse pueden disminuir las presiones a base de biselar ligeramente la cara de corte(figura 20 c). o con un doble biselado (fig. 20 d). El ángulo (1 no debe ser mayorde 4°. La disposición de la figura 20 c tiene la ventaja de una ejecución más fácil;sin embargo. el punzón queda sometido a un empuje lateral, lo que no ocurre enla disposición d. El empuje lateral puede ocasionar la rotura de los punzonesmás delgados. En vez del doble bisel con ángulo entrante mostrado en la figura 20 d,se puede hacer el doble bisel con ángulo saliente. para evitar que el -punzónlevante la tira. o que el disco cortado quede clavado en el punzón. La disposiciónmostrada en la figura 20 e encuentra aplicación únicamente en forja o para troque-lados de poca calidad; a menudo. en el centro de estos punzones para trabajos encaliente. se dispone una punta cónica destinada a mejorar el centrad~, pero, conel uso. esta punta se suele gartar y no cumple. a la larga. el objetivo para el queestaba prevista. En trabajos bastos de troquelado pueden labrarse tres o máscaras formando ángulos de 10-15° yal agujero correspondiente de la matriz se leda una abertura mayor a base de una inclinación de 1,5° respecto a la vertical;tales punzones suelen ir guiados por casquillos templados dispuestos en la placaportapunzones, los cuales. -bajo la fuerza de unos muelles dispuestos. presionanla chapa antes de que ataque el punzón.Para materiales muy blandos y algunos metales no férricos. se emplean los deno-minados troqueles de cuchilla. Son herramientas que sólo cortan por un lado. norequiriéndose contrafilo por la otra cara. En la hoja de construcción 21 y en lasfiguras 182 a 184 se muestran ejemplos de estos tipos de cuchilla y en el texto

con ayuda de herramientas de rasquetear. Partiendo de la placa guiapunzones, ¡¡ correspondiente se explica c~nvenientemente su ~plicación. El punzón de troquelarse marca la placa matriz y se mecaniza empleando el punzón como calibre. de la figura 20 f es apropiado para cortar dIScos anulares. El punzón de laLas placas matriz deben destalonarse, con lima, entre 0.50 y \,5°. por encima dell figura 20 g sólo se e!"plea para hacer ag~jeros. .En estos casos hay que tener enborde de corte. En matrices troqueladoras para piezas de gran superficie se procede ,~ cuenta la regla relativa a que la parte bISelada debe quedar por el lado en quede modo inverso; se confecciona primero la placa matriz. ya que ésta puede ~. cae el recorte. Al emple~r para metale~ herramientas como la de la figura 20 a,deformarse fácilmente durante el temple y entonces el corte seria muy defectuoso.' se pued~n troquelar agujeros en materiales de fibra dura. con bordes suficiente.

. La placa matriz se repasaa lima,segúnplantillas,y~setempla; luego,se confec- i mente lisos. hasta espesores de 6 DUD.Para espesores.mayores, se prefieren

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hasta 45°. Según la disposición de la figura 20 h. se biselan ambas caras. la interiory la exterior; esta disposición sirve para cortar pequeños espesores de papel.En ]a figura 20 i aparece una solución intermedia entre los punzones troquela-dores corrientes y las cuchillas. la cual es apropiada para cortar membranas yláminas metálicas delgadas: en el punzón se tiene un reborde de unos 0.5 mm deespesor cuya altura x es de unos 3 mm.Para punzones de' sección complicada. se recomienda. a veces. la subdivisión delos mismos. siendo entonces importante asegurar un buen asiento en la placaportapunzones. Estos punzones compuestos tienen la ventaja. frente a los de unasola pieza. de que son más fáciles de construir y rectificar. y de que la roturade un canto requiere sólo la sustitución del elemento correspondiente. Es conve.niente que el proyectista de la pieza tenga ya en cuenta la posibilidad de subdi.visión del punzón. La figura 21 a muestra el contorno de una pieza diseñada paraser cortada con un punzón macizo. pero. por motivos económicos. puede serpreferible un punzón compuesto de las partes a. b. c. d. e (fig. 21 b). lo queobliga a prescindir de los enlaces redondeados. Sin embargo. en la fabricación

Fig. ~t. Punzón realizado en una solapieza y en varias piezas. 1P~

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de los elementos de punzones compuestos en las limadoras. fresas y copiadorasespeciales. no intervienen estas consideraciones económicas. pues. para la meca-nización con dichas máquinas. se recomiendan redondeamientos de enlace lo másgrandes posible. a fin de poder emplear fresas grandes. así como punteros copia-dores.En tales punzones compuestos. hay que poner especial cuidado en la mecanizaciónde la placa portapunzones y de la contraplaca. a fin de que las partes de aquéllosqueden compactas y fuertemente unidas. En este caso la placa portapunzones sehará de doble grueso que la usual. es decir. con un espesor de unos 30 a 40 mm.En talleres que dispongan de limadoras o fresadoras especiales para punzones. eseconómicamente preferible la solución a base de punzones de una sola pieza.En tales máquinas, incluso se pueden rectificar los punzones una vez templados.con lo que es posible compensar las diferencias producidas por deformación encl temple. Cuando no se dispone de una máquina de limar. los siempre costosostrabajos de ajuste de los punzones compuestos en placas portapunzones gruesas.proporcionan al mecánico una serie de dificultades que no se presentan al trabajarcon máquinas adecuadas.

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5. Prevención de la «soldadura en frio»en punzones cortantes

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.En los punzones cortantes tienen lugar. en. los extremos del vástago (fig. 22) Y enla cara frontal o de trabajo. fenómenos de «soldadura en frio» que pueden ron-

6. PUNZONES CON GUíA HORIZONTAL U OBLICUA 21

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Fig. 22. Incrustaciones .por soldadura en frío» en un punzón. vistas desde lados distintos.

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Fig. 23. Grieta con rotura de la arista de corte del punzón de la figura 22, aparecidadespués de eliminar las incrustaciones debidas a la -soldadura en frío-o

ducir a la rotura del punzón. tal como se aprecia en la figura 23. o a la averíade la placa matriz. Las causas no son todavía completamente conocidas; posible-mente los elevados calentamientos de alrededor de 550" C. un intersticio de cortedemasiado reducido. una relación sjd > 0.5 demasiado elevada. materiales gruesos.y ciertos componentes de las aleaciones de la chapa y el punzón. pueden sercondiciones que favorezcan la presencia de estos fenómenos. Las chapas inoxida.bles austeníticas activan extraordinariamente la «soldadura en frío». al igual queen los procesos de corte con desprendimiento de viruta. Se puede aliviar el fenó-meno mediante el aumento del intersticio o huelgo de corte. el acortamiento delos punzones para una mejor eliminación del calor por conducción. el sopladode aire frío para refrigerar el punzón. o la colocación de unos topes en la herra.mienta para evitar la introducción excesiva de los punzones en la placa matriz(figuras 51 y 74 e); especialmente para aceros austenílicos convienen punzones convástagos sólo torneados. sin rectificar. y una lubricación adecuada con aceite yazufre sublimado o con lubricantes a base de bisulfuro de molibdeno.

6. Punzones con guía horizontal u oblicua

En las matrices cortantes. tanto para piezas embutidas como para algunas piezascurvadas, puede interesar que varios punzones ataquen simultáneamente la piezasegún diversas direcciones. tal como se ve en la hoja de construcción 13 y en las

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figuras 144 Y 145. La transmisión de la fuerza a los punzones laterales tienelugar por medio de levas o de cuñas solidarias de la parte superior de la matriz,por medio de elementos hidráulicos, como en las figuras .147 y 148 n. En lafigura 24 se han presentado algunos de los sistemas usuales de transmisión pormedio de cuñas. La disposición 1, que también puede verse en las figuras 143y 261,es la más sencilla. Una cuña, cuya cara de impulsión forma con la horizontal unángulo de 45° a 60°, actúa sobre la cara posterior del punzón de acción lateral,que tiene la misma inclinación; este punzón, en posición de reposo, se encuentrasituado hacia atrás, gracias a la fuerza F de un muelle. La carrera máxima h esfunción de la carrera máxima del punzón-cuña impulsor. En la construcción deeste tipo de punzones se recomienda tomar en consideración el máximo recorridoposible del carro portaherramientas, para no tener un ángulo de inclinación (1demasiado elevado. Por otra parte, hay. que tener en cuenta la carrera útil prácticade la máquina. En ningún caso debe elegirse un ángulo 11.> 60°. La disposición 1,que es la de tipo más sencillo, debería aplicarse sólo cuando, debido a la falta deespacio, no es posible incorporar una doble cuña, o sea un retroceso forzado delpunzón que evita la debilitación de los muelles en caso de agarrotamiento de lacorrederaen susguías. . .-

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Fig. 24. Cuñas de impulsión para el desplazamiento de punzones de acción lateral.

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Otra solución se muestra en la disposición n. La superficie de ataque de la cuñano es plana, sino cónica. La cara correspondiente del punzón debe ser adecuadaa aquélla. Esta solución n es, por tanto. más cara que la I sin proporcionar ningunaventaja a cambio; incluso proporciona un mayor desgaste de las superficiesdeslizantes.

El tipo de transmisión de fuerza a base de la simple cuña, si bien es barata ensu ejecución, no consigue la correcta recuperación por medio del muelle; de ahíque a veces se prefiera una transmisión de fuerza por «acoplall!iento de forma».El punzón lateral va provisto de un agujero por el cual pasa una leva, como apareceen la disposición m. El desplazamiento correspondiente a la carrera indicadacon a en la figura 24, disposiciones 111Y IV, tiene lugar de la siguiente manera:en la primera fase de la bajada del punzón vertical. el punzón lateral permaneceen su posición más exterior; en esta fase, los punzones verticales de la herramientapueden completar su trabajo de corte. En la siguiente fase, la leva en forma de cuñaempuja el punzón transversal. En la primera etapa en forma de cuña empuja elpunzón transversal. En la primera etapa de elevación, los punzones laterales perma-necen en su posición más interior y sólo retiPceden en la última parte de lacarrera de elevación. Ello es admisible en herramientas de curvar, en tanto que lapoca duración de la presión de estos punzones no sea insuficiente para una

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6. PUNZONES CON GUÍA HORIZONTAL U OBLICUA 23

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completa conformación de la pieza. En herramientas de troquelar. dicha secuenciade movimientos es deseable cuando los recortes pueden quedar adheridos a lospunzones verticales y ser arrastrados en la carrera de' subida. En este caso lospunzones laterales cumplen las funciones de expulsores.Si resultase conveniente que el corte lateral sólo tuviese lugar en el últimoinstante de la carrera de descenso, debiendo los punzones retroceder inmediata-mente al iniciarse la carrera de ascenso, se puede emplear una disposición comola IV. En las disposiciones III y IV, para alcanzar una mayor resistencia mecá-nica. se recomiendaelegir una cuña como en la disposiciónVI, suponiendoquese dispone de espacio suficiente. Las ventajas consisten en una ejecución sencillamediante fresado. una mejor fijación por roscado en la contraplaca. un aplasta-miento menos pronunciado de las cabezas gracias a una mayor superficie y,sobre todo, una menor deformación por temple. La utilización práctica de estesistema de cuña aparece en las figuras 151c para una matriz de recortar, 242 parauna matriz de curvar, y 263 para una matriz de enrollar.Finalmente, tenemos representada en V una disposición asimismo bien sencilla.En este caso, el punzón de ataque presiona en toda su superficie sobre la guíadel punzón lateral. Para evitar .roturas, el extremo inferior del punzón de ataque nodebe elevarse por encima de la cara superior del punzón lateral. Si bien con estesistema no es posible transmitir grandes esfuerzos (a pesar de que, como se ven enla figura 144, este tipo de punzones puede emplearse para herramientas de grantamaño). pueden, en cambio, conseguirse grandes carreras de desplazamiento.El ángulo 11.suele elegirse menor de 30°, y sólo en casos muy especiales, cuandola carrera del punzón lateral debe ser grande en relación a la carrera útil vertical.puede tomarse de 45°. Cuanto menor es ti, más favorable es la transmisión defuerzas y. por tanto. mayor duración tendrá la herramienta. Si, tal como se indicaen la figura 24. denominamos 11.al ángulo que forma la cara de ataque de la cuñacon la vertical. p al ángulo de rozamiento (¡L = tg p), Pk a la fuerza del punzónvertical, y p. a la del punzón lateral, se cumple:

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El ataque con cuñas presenta el inconveniente de que, debido al rozamiento. sólopuede transmitirse una parte de la fuerza, y de que las carreras de desplazamientoson relativamente cortas. Si, por alguna causa, por ejemplo. para tensar eficazmenteo para sujetar piezas valuminosas en las que hay que troquelar agujeros laterales.convienen grandes desplazamientos,. se pueden montar unidades autónomas desujeción por compresión accionadas hidráulica o neumáticamente. como en lafigura 590. Para ello se requieren instalaciones adecuadas de bombas o de airecomprimido. Las unidades autónomas de sujeción pueden también ser puramentemecánicas. La cara inferior del carro portapunzones ataca, en su carrera de des-censo. una cabeza fungiforme. redondeada. de la unidad autónoma y, por mediode una transmisión de palancas. el movimiento de descenso se transforma en movi-miento horizontal. En la figura 25 se tiene un ejemplo de tales dispositivos auxi-liares, que pueden emplearse en distintas herramientas. El botón de ataque a,ajustable en altura. va fijado a una palanca b que oscila alrededor de un cojin~te een forma de U; el otro extremo de la palanca se apoya en un rodiiio d, el cbal

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gira entre dos ple~jnas e. oscilantes alrededor del eje f. cuyos otros extremos semueven entre los pasadores h. El perno f atraviesa una pieza de ajuste i que esalgo más ancha que el rodillo d y que va atornillada. con la tuerca hexagonal k.al torniHo de cabeza hexagonal l. el cual. por medio del muelle de compresión my el anillo n. es presionado hacia delante. La tensión inicial de este muelle m esconsiderablemente mayor que la del muelle a dispuesto en el vástago g; éste.gracias a una ranura y al pasador q montado en la base P. queda asegurado contrael giro. El extremo izquierdo del vástago g l1eva una rosca con una tuerca parasujeción de mordazas. correderas. etc. En el caso presentado (líneas de trazos).este dispositivo auxiliar sirve para sujetar. por medio de una cuña. un perfil angularque ha de perforarse y que queda suelto de nuevo en la carrera de ascenso.

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Fig. 25. Unidad autónoma auxiliarequipada con seguro contra sobre.cargas.

Fig. 26. Unidad autónoma auxiliarsin seguro contra sobrecargas.

La figura 26 muestra un dispositivo parecido. más sencillo. que cumple las mismasfunciones. También en él tenemos el botón de ataque a. ajustable en altura, fijadoa una palanca oscilante b que gira en un soporte e en forma de U. el cual va"soldado al á¡¡gulo d del armazón. La pieza oscilante b está formada por un trozode chapa doblada cuyo extremo inferior queda entre un pasador g y el final redon-deado de una ental1adura practicada en el vástago h. El muelle f empuja constan-temente a este vástago hacia la derecha. no requiriéndose tensión inicial paraeste muelle. El extremo izquierdo del vástago h puede. como el de la figura 25.recibir elementos de sujeción o elementos de ataque a piezas de movimientotransversal de la herramienta.La diferencia entre los dos tipos de dispositivos auxiliares consiste en que. en elde la figura 25. se pueden absorber fácilmente las sobrecargas motivadas por choquedel vástago g contra algún obstáculo sólido. Al seguir bajando el botón de ataque a.giran las palancas b y e y no puede avanzar el vástago g; así se vence la resistenciadel muel1e m y el perno 1 se desplaza hacia la derecha. Se deduce que el sistemasimplificado de la figura 26 sólo debería aplicarse en los casos en que no se .requiere un ajuste exacto de la carrera del vástago. por ejemplo. para agujeroslaterales. En cambio. para las funciones de sujeción. o para embuticiones laterales.se recomienda un dispositivo que presente com~nsación de sobrecargas. como elde la figura 25. El ancho de estas unidades independientes debe ser lo menor posi-ble. a fin de que puedan disponerse una alIado de otra. Este sistema de perforado

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7. FUERZAS DE CORTE. DE RETROCESO Y LATERALES 25

de agujeros a base de unidades independientes. se emplea corrientemente en lostalleres americanos para los punzonados laterales -de perfiles metálicos estirados.

7. Fuerza de corte, fuerza de retrocesoy fuerzas laterales

Con relación a la resistencia a la cortadura se han l1evado a cabo numerososensayos. Por lo general. se toma como resistencia a la cortadura TS un valorigual al 80 % de la resistencia a la rotura. o al desgarramiento "8. Sin embargo.algunos ensayos de C. van Bach han demostrado que la resistencia a la cortaduraes algo mayor. En contraposición. Koh/er ha señalado. para chapas estiradas deacero al carbono. valores del 55 al 60 %; sólo después de una fuerte deformaciónen frío se alcanzan valores iguales al citado 80 %.Teniendo en cuenta el resultadode ensayos oficiales y de algunos realizados por el propio autor. se ha confeccionadola adjunta tabla 3 con los valores T8 más usuales en la práctica; de todas formas.no hay que tomar ~os valores como inamovibles. Un trabajo del autor sostiene queexiste una dependencia lineal entre la resistencia a la cortadura y el logaritmo dela re1aciQ.ndi s entre el diámetro del agujero y el espesor de la chapa. Según ello.es válido T8 =0.8 "8 sólo para dls~2; T8 = "8 para dis =1 y. para valoresmenoresde dls. puede ser T8 > "8.

p.T8= L. s

o bien P. = T8'L's. (7)

P. es la máxima fuerza que aparece durante el proceso de corte. en kp; s, elespesor del material. y L. la longitud de las aristas de corte. en mm. No se consi-dera la influencia del huelgo de corte sobre la fuerza de corte p.. Teniendo encuenta la gran dispersión de los valores de T8 y "8 según. por un lado. las normasDIN y las tablas 36 y 37. y por otro lado. los trabajos de Keller, Lueg y Rassié;

Tabla 3. Resistencia a la cortadura de algunos materiales

MaterialResistencia

a la cortadura T.en kp/mm'

MaterialResistencia

a la cortadura T.en kp/mm'

Acero con contenido de C:0.1

}Chapa de acero .':Iulcepara estampaclOn y

0,2 embutición0.30,40.60.8

Cartón duroKlingerit y similaresCartulinas de resina sin-

téticaTejidos de resina sintéticaResina sintética, puraMicaMadera contrachapeada de

abedulMaderaCeluloideCueroGoma blandaGoma dura

7-94-6

10-149-122-35-8

2-31-34-60.70,72-7

r 24-30l 32-40

36-4845-5655-70

70-9045-553-42-32-5

Dureza casi igual a ladel acero de resortes

Acero al silicioEstañoPlomoPapel y cartón

Se dan otros valores de T. en las tablas 36 y 37 relativas a instrucciones para trabajarla chapa, las cuales se insertan al final de este libro

"';,"1..1-..; ,_..~

26 A. DIRECTRICES PARA lA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES

Kühfer, Kriimer y Timmerbeil (lig. 39). no existe razón fundamental para apar-tarse de la citada ecuación elemental. Cuando los huelgos de corte son grandes, laaplicación de un coeficiente de cálculo c > 0.03. según las ecuaciones 23 y 24expuestas más adelante. permite llegar a un valor de la fuerza de corte P, un 5 %menor. Según unos estudios recientes, resulta que la influencia de la velocidadde corte es todavía mayor (al aumentar la velocidad de corte disminuye la fuerzanecesaria). Por el contrario. con el embotamiento de las aristas de corte aumentala fuerza necesaria hasta un 50 %; luego el efecto del embotamiento alcanza ungrado tal que se hace necesario un afilado de la herramienta. Dicho incrementode la fuerza de corte. según unos recientes estudios de Buchmann. no es necesaria-mente una indicación del estado de desgaste de la herramienta; tal desgaste puedeprogresar de un modo indefinido. sin que necesariamente se traduzca en unaumento de la fuerza requerida. Por ello los indicadores de sobrecarga no sonsuficientes para prevenir del desgaste excesivo de la herramienta,

Ejemplo 5: Sea una matriz múltiple (disposición según la figura 83g) para troquelar discosdo 4 mm de espesor a partir de fleje de acero St 2.24. obteniendo tres piezas por golpe.Los discos presentan un agujero central de 5 mm de diámetro y tienen un diámetro exteriorde 15 rnm. ¿Puede la herramienta acoplarse a una prensa excéntrica de que se dispone enel taller, la cual admite una fuerza máxima de 20 Mp7Según la tabla 36, con acero St 2.24 se tiene un valor máximo de TS igual a 30 kpfrnm'.Para los taladros previos se tiene, por punzón, un esfuerzo de

p" = 30,4,5. 11"= 1885 kp

y para los punzones de contorno, de 15 mm de diámetro, un esfuerzo de

Poi= 30.4.15. r.= 5655kp

Aunque, para disminuir la fuerza a que se somete la placa, se dispongan los punzones adiferentes alturas, a fin de que no actúen simultáneamente, por razones de seguridad ellono puede tenerse en cuenta en el cálculo de la fuerza admisible en el carro de la prensa.La fuerza total en este caso es:

3 punzones previos3 punzones de perlmetro

Total

5 655 kp16965 kp22 620 kp

De ello se desprende que la solicitación es demasiado elevada para la prensa disponible.

A raíz de investigaciones más recientes. se ha hallado. para la gama de CTS = 30a CTS = 70 kp/mm2, una int\uencia sobre TSdel intersticio o huelgo de corte u, yde la resistencia específica CTB. que se expresa por la siguiente ecuación:

(I+C

)TS = 2 -1:01 .(1,0- 0,005CTS)'

El coeficiente c es un valor que se determina mediante las ecuaciones (23) Y (24).Para los tipos de chapa cuya resistencia a la cortadura no figura en la tabla 3 nien las tablas 36 y 37 (final del libro). pero cuya resistenciaa la tracción CTB esconocida, puede hallarse TS según se acaba de ~ndicar. Otra ecuación, válida parachapa de acero no aleado. es:

,)

(8)

. --- - t..

7. FUERZAS DE CORTE. DE RETROCESO Y lATERALES 27

TS = 148.5' ve( CTs '1~ . S )-o,U

Las fuerzas de retroceso suelen infravalorarse. Según mediciones llevadas a cabopor Dies con chapa de acero St C 45.61, en agujeros de 10 mm de diámetroalcanzan hasta el 50 % de la fuerza de corte. Mientras que, debido al embota-miento de la arista de corte al ir aumentando el número de agujeros. aumenta lige-ramente la fuerza de corte. la fuerza de retroceso disminuye. Esta tendencia, sinembargo. no se aprecia hasta las 50.000 perforaciones. Suele existir la creenciaequivocada de que una superficie lisa y bien rectificada del punzón disminuye lasfuerzas de retroceso. Por el contrario, cuanto menos bien acabada está la super-ficie. más favorables son las condiciones. de forma que la relación entre las fuerzasde retroceso que actúan sobre un punzón simplemente tomeado (= 1) Y las queactúan sobre punzones con otros acabados más finos puede oscilar. según el tipode acabado, entre 1: 1.06 y 1: 1.48.siempre que se consideren las superficies secas,sin lubricar. De igual manera. aunque en menor grado. el estado de la superficieinfluye en la fuerza de corte; si consideramos que esta fuerza en el punzón sinlubricar es del 100%, tenemos los siguientes valores para superficies lubricadas:

(9~

(

l(

l

(

(Las condiciones del ensayo son las mismas citadas anteriormente: St C 45.61.s =2 mm, d = 10 mm 0.) Según recientes trabajos de Kretschmer. en la gamade espesores de chapa de 2 a 4 mm. la fuerza de retroceso disminuye cuandocrece dls. y aumenta considerablemente por debajo de u, ==0.15 mm.Los esfuerzos transversales que actúan en una matriz cortante vienen int\uenciadospor la dureza y el espesor de la chapa. y por el huelgo de corte. siendo este últimoel que influye predominantemente. Con chapas duras y gruesas. el esfuerzo lateralpuede incluso ser nulo si el huelgo de corte es lo suficientemente grande para quelas líneas de rotura que parten de las respectivas aristas del punzón y de la matrizestén sobre una misma recta. como sucede en la figura 43 arriba a la derecha.Si, por el contrario. el huelgo de corte es tan reducido que. como en la figura 42.conduce a una línea de rotura en Z en el momento del corte. la fuerza transversal.originada por la compactación del material, es muy elevada, principalmente enchapas gruesas de gran resistencia. De la inclinación de la porción entrante dealtura h2, visible en las figuras 41 b, 42 Y 43, se deduce que la relación entre lascomponentes verticales y horizontales es de 100:55; en este punto se toma comovalor máximo para la fuerza lateral un 55 % de p,. sacado de la fórmula (7), y.a partir de él. dicho valor va disminuyendo hasta cero. a medida que va bajandoel punzón. Sin embargo. este tipo de fuerzas. laterales elevadas se presentan rara-menle, y sólo en espesores gruesos de chapa de gran resistencia. En chapas finas y

(

Fuena de Fuer1A de Trabajo totalLubricante corte. % retroceso. % de corte, %

Molykote (sulfuro de molibdeno) 87 58 T1

Aceite de corte MB 29 80 70 79Aceite de corte Pella J 929 68 6S 67Aceite de máquinas 72 58 69Petróleo 90 97 92Taladrina 87 56 80

11.,


medias de menos de 40 kp/mm' de resistencia, la fuerza lateral en sí, incluso par~<ihuelgosde corte reducidos.es menor del 12% del esfuerzoprincipal de corte.

Para figuras de contorno cerrado, estos esfuerzos laterales no tienen importanciaporque se compensan entre sí; sin embargo, en figuras de contorno abierto. confuerzas que actúan por un solo lado. como en las matrices de las figuras 168 a 172,deben tenerse en cuenta estas fuerzas.

8. Resistencia al pandeo de los punzones

Los punzones bien templados. con aristas de corte afiladas. proporcionan un cortelimpio. siendo en ellos menores las solicitaciones que en los punzones embotados,los cuales pueden llegar a requerir una presión de hasta una vez y media el valorprimitivo.Para punzones sin guiar hay que prever. en lo posible, armazones de columnas.pero, tanto en este caso como cuando los punzones van guiados. principalmente siéstos son delgados y la chapa gruesa, no conviene que el diámetro de los mismossea nunca inferior al espesor de la chapa. De la figura 27 se desprende que los

ILFig. 27. Maneras de realizar punzonesdelgados.

Fig. 28. Punzón roto en e porpresentar aristas excesivamenteagudas en a y b.

punzones delgados del tipo A deben hacerse torneando una punta del diámetrorequerido con un enlace cuidadosamente redondeado. manteniendo toda la cañamás gruesa. Muy complicada y poco recomendable es la solución B establecidaa base de un manguito o camisa protectora. disposición de la que se dice algomás en la hoja de construcción 4. Ambas soluciones, A y B. presentan una porciónlibre. sin guía y debilitada de 7 mm de longitud. La figura 28 presenta ejemplosde punzones defectuosamente redondeados en los puntos a y b. lo que da origen ala aparición de una grieta en la parte opuesta e; a la derecha. aparece el punzóncompletamente roto. Para evitar estos efectos de entalladura, los redondeamientos.principalmente en a. pero también en b. deben mantenerse del mayor radio posible.tal como aparece en el punzón de la figura 273 a, con un radio de 0,6 (d2- dI),Con demasiada frecuencia se atribuye la rotura de los punzones a defectos delmaterial que se corta o a un temple defectuoso. En cambio se olvida la posibilidadde que el defecto esté en la construcción de la herramienta y en que los punzonessean. demasiado largos con relación al espesor.y la resistencia del material acortar. o al diámetro del propio punzón. Por lo general. conviene mantener una

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8. RESISTENCIA AL PANDEO DE LOS PUNZONES 29

longitud normal de 60 mm en todos los punzones de ejecución igual a la presen.tada por A y C en la figura 27. si bien, por necesidades técnicas -principalmenteen matrices para trabajos en serie-. se requieren, a veces, mayores dimensiones.Puesto que la rotura de los punzones. no sólo redunda en mayores costes, sino que,sobre todo. es causa de retrasos en los plazos de fabricación, conviene. en pun-zones delgados, efectuar algunos cálculos de comprobación.La fuerza de pandeo P" en kp, existiendo una carga. se calcula mediante laexpresión

P, = ",z. E . J/2 (10)

ya que ni la placa portapunzones ni la placa-guía pueden tomarse como elementosde empotramiento que puedan contrarrestar el efecto de pandeo. En la ecua-ción (10) significan: /. la longitud del punzón en mm; J. el momento de inerciaen mm, y E. el módulo de elasticidad que, para el acero de herramientas templado.debe tomarse como máximo de 21500 kp/mm'. El aumento de inercia J. en mm"se calcula a partir de la sección del punzón. Vale:

a) para sección circular maciza,

J = ",'d'64' (11)

b) Para sección anular de diámetro exterior D y diámetro interior d.

11'J =- (W-d< )

'

64 ' (12)

e) para sección cuadrada de lado a

J= a<12; (13)

el) para sección rectangular de lado menor a y lado mayor b. referidoal eje paralelo al lado mayor,

J= b'a")2""""; (14)

e) para sección triangular con h la altura menor y a el lado corres-pondiente.

J = a'h""3'ij; (15)

f) para un exágono regular de lado a.

J =0,5413a<; (16)

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30 A. DIRECfRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES

g) para un octógono regular de lado a.

1 = 1,865a'; (17)

h) para una secciónelípticade eje mayora y eje menorb,v'a' b3

J=- 64(18)

Ejemplo 6: De unos recortes de plancha de acero de 6 mm de espesor, con TB=40 kpfmm',hay que troquelar piezas hexagonales para la fabricación de tuercas. El hexAgonotiene unlado de 6 mm. La sección que resiste el esfuerzo cortante es, pues, 6.6.6 =216 mm',o sea que se requiere una fuerza de corte de 8640 kp. El momento de inercia para lasección hengona! es O,S413a'.

1= 1/2150000' O~~~.0,129'9,85 y'I'l! =13 cm = 130 mm.

En el presente ejemplo los punzones no deben sobresalir más de 130 mm de la placa porta-punzones.

Si suponemos la fuerza de corte igual al esfuerzo de pandeo:-podemos agrupar lasfórmulas (7) y. (10), Y despejar la longitud máxima del punzón para tener:

-V

-v~g;J

l"lL - L .TB 'S'

Puesto que casi un 95 % de todos los punzones delgados, para los que se necesitaeste cálculo de comprobación, son redondos, podemos todavía simplificar larelación teniendo en cuenta las fórmulas (11) y (19):

(19)

1..",.= V3340 .(J3.

TS .s(20)

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2

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.! fO !, I .EA 1~ ~ ~ tA~üJO;;

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~l----.. -üizo~"a:

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Fig. 29. Obtención de la 10ngituQ de punzón máxima admisible (kg:::::kp :::::10 N)., .

I

8. RESISTESCIA AL PANDEO DE LOS PUNZONES 31

En estaúltimaecuaciónhay queponer la resistenciaal cizallamientoTS en kp/mm%,y el espesor de la chapa s y el diámetro d del agujero, en mm.Más cómoda que esta solución simplificada de cálculo numérico, lo es aún la solu-ción gráfica. Como se muestra en la figura 29, se puede encontrar la longitudmáxima admisible para los punzones siguiendo líneas horizontales y verticales.En este ábaco las lineas correspondientes al mismo espesor de chapa s aparecencomo rectas convergentes en O, mientras que las líneas de igual diámetro d formanhipérbolas cúbicas.

Ejemplo 7: Una chapa de acero dulce para embutición tiene un valor TS= 2S kpfmm',debiendo perforarse un espesor de 0,9 mm con un diámetro de 3,S mm. ¿Es suficiente, eneste caso, la longitud usual del punzón de 60 mm7En la figura 29 se dan, a la izquierda, en ordenadas, los valores de TS' Partiendo de TS = 2S(punto A,) trazamos una horizontal hasta cortar en B, la recta de s = 0,9; desde allí subimosverticalmente hasta la curva de d = 3,S mm (punto C,), La horizontal por C, nos lleva a!valor de 80 mm como longitud máxima admisible. Resulta, pues, que se puede aplicar lalongitud de 60 mm.

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Ejemplo 8: Una chapa de latón de calidad dura, de 35 kp/mm' y un espesor de 1,2 mm,debe ser agujereada a 3,0 mm de diámetro. ¿Pueden los punzones de 3 mm fabricarse condiámetro uniforme en toda su longitud como en la disposición C de la figura 27, o, por elcontrario, será recomendable emplear la disposición A de la misma figura 27, si la longitudde los punzones es la normal de 60 mm7Trazando las tres rectas determinadas por los puntos A. - B.- C. - D. en el mismo gráficode la figura 27, se obtiene una longitud máxima admisible de 46 mm. Por tanto, sólo podránemplearse punzones de diámetro rebajado.

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Los punzones deben mantenerse tan cortos como sea posible; sin embargo, unacortamiento excesivo puede dificultar la puesta a punto de la máquina. Una lon-gitud de 60 mm debe considerarse como normal; por lo general, los punzones máslargos se emplearán únicamente cuando lo exijan las dimensiones de la pieza.(Véase el ejemplo de la hoja de construcción n.O41, figura 264.)Los presentes cálculos se refieren sólo a la resistencia al pandeo. En este sentido,si los punzones son suficientemente recios, se puede cortar material muy grueso yresistente, Otra cuestión es ver si los cantos del punzón aguantan las solicitaciones.Sería inútil querer establecer cálculos especiales para ello. Es más importante unaelección correcta del material y, sobre todo, un tratamiento adecuado, Para laelección adecuada del material de los punzones y de la placa, según cada tipo dechapa a cortar, es muy útil la tabla 30.Incluso los punzones perforadores correctamente dimensionados pueden rom-perse si las placas de guía se gastan o se calafatean. Los punzones delgados sepueden romper también con cierta facilidad en la carrera de extracción. Comose ve en la figura 30, puede ser causa de dicha rotura una altura h excesiva delcanal de paso o de guias de la tira y una longitud pequeña de apoyo de la misma,de manera que el movimiento basculante de dicha tira repercute en el punzón.Estas circunstancias pueden mejorarse a base de disponer en la placa-guía unoscasquillos templados y rectificados, con una placa móvil provista de muelles, segúnlas figuras 100, 101, 106, 130. 135 Y 137 a 140, y un suficiente apoyo a la alturade la placa matriz. .Pueden reducirse las solicitaciones de compresión y pandeo, al mismo tiempo quese protege la placa matriz, cuando, en el punto muerto inferior de la carrera de

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Fig. 30. Rotura del punzón debida a un esfuerzo de flexión.

corte, ya sea en la matriz o en la misma prensa, se disponen unos bloques elásticosque amortigüen el golpe, lo que va unido a un aumento de un 35 % de la .fuerzaen el carro portapunzones. Tales bloques actúan una vez alcanzado y rebasadoel valor de Pm... y, por ello, deben ajustarse exactamente a su altura correcta.Algunas prensas hidráulicas llevan incorporados cilindros para amortiguar el golpede corte.Un antiguo proverbio de taller afirma que, en casos exuemos, el diámetro delagujero puede ser igual al espesor de la chapa, pero que en lo posible debe sermayor. En general, esto es cierto. Sin embargo, no hay que perder de vista que eldiámetro mínimo admisible para el agujero no sólo depende del espesor s de lachapa. sino también de la resistencia específica (Ts de la misma, por lo que rigenlas siguientes fórmulas:

a) diámetro mínimo admisible dml.. en caso de agujeros redondos:

V(Ts-s -;

dml.: - 35 (21)

b) lado pequeño mínimo admisible eml.. en caso de taladros rectangulares:

,Ya;;-eml..= 0,8s V35 (22)

(s, d Y e en mm, (Ts en kp/mm2).Es cierto que pueden elegirse todavía secciones de agujero más pequeñas; peroentonces hay que contar con una rotura prematura del punzón al perforarplanchas metálicas. Los materiales plásticos tenaces, como, por ejemplo, Pertinaxy papel duro, permiten secciones todavía más pequeñas, por lo que los valoresobtenidos según a) y b) pueden, en este caso, reducirse a la mitad.

9. Placas matriz y casquillos de corte

Las placas cortantes, al igual que los punzones,deben templarsey r~tificarse.Puede suceder, en especial en matrices de gran supetficie, que se requieran pro-porcionalmente pocos agujeros-matriz o aristas de corte, de manera que, entonces,de un modo análogo a como se hacía con los pu;zones en la placa portapunzones(figura 16c), los 'casquillos de corte templados que se utilizan, van calados en una

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9. PLACAS MATRIZ Y'CASQUIllOS DE CORTE 33

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placa portadora. En lugar de calarlos a presión, los casquillos se pueden disponerde forma que sean desmontables (lig. 31), como se hacía con los punzones (fig. 17),empleando bolas de fijación presionadas por un resorte. Así, tales casquíllos resul-tan intercambiables y, para la sustitución, se aparta la bola mediante la punta deuna varilla metálica.

Generalmente, la cara superior del casquíllo cortante queda al mismo nivel que lacara superior de la placa matriz, aunque, a veces, los americanos dan a la carasuperior un ángulo ~ que es menor de 90°. En la figura 32 podemos ver unasección de este tipo de casquíllos tal como suelen encontrarse principalmente enmatrices pequeñas. Frente al inconveniente de un mayor trabajo de mecanizado,se tienen las ventajas de un corte más limpio y de un menor esfuerzo de corte,sin que disminuya la vida de los casquíllos. Según las últimas experiencias en estetipo de casquillos-matriz biselados, para chapas de menos de 5 mm no se hapodido constatar una esencial disminución de la fuerza de corte, pero sí se ha com-probado que disminuye extraordinariamente la fuerza de retroceso, la cual puedellevar a ser del 1% de la fuerza de corte.

Para reducir la fuerza de corte, al igual que con los punzones de corte de lafigura 20 c y d, el trabajo de corte debe repartirse sobre un recorrido mayor,mediante un rectificado en arco o bisel de la placa matriz, de los casquíllos cortanteo de las piezas postizas de la placa matriz que pueden apreciarse, por ejemplo, enla figura 620. Especialmente en el caso de matrices muy grandes, en las que elcorte se consigue mediante ángulos atornillados sobre la placa de base, los cualesllevan soldada la cuchilla cortante, se prefieren las aristas de corte inclinadas. Lasgrandes matrices representadasen las figuras 179 a 181 constituyenun claroejemplo de ello. Debe advertirse que tales perfiles inclinados en el punzón o en la

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Fig, 31. Casquillo cortante intercam-biable con sujeción por medio debola.

Fig. 32. Casquillo-matriz biselado,

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matriz no pueden efectuarse de forma arbitraria. Sobre la zona plana de una piezatroquelada (o botón) la superficie inferior del punzón debe ser plana, mientras quela placa matriz puede presentar un perfil inclinado; las dimensiones del recorte,qUe en este caso se aprovecha, dependen de las dimensiones interiores del agujerode la placa matriz. Si, por el contrario, el recorte se considera desperdicio, comoen el punzonado, la placa matriz deberá ser plana mientras que el punzón puededisponer de un perfil inclinado o en ángulo; las dimensiones del recorte quedandeterminadas en este caso por las dimensiones de perfil de corte del punzón.Existe todavía la opinión de que la superficie de la matriz debe estar rectificadalo más fi'na y limpia posible, de forma que la línea de separación entre punzón y

.

3~ A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES

extractor apenas pueda distinguirse. Sin embargo, por medio de ensayos. se hademostrado que se precisa una cierta rugosidad de las superficies frontales de laherramienta. del orden de 2 a 4 pm, para conseguir una mayor duración.El dimensionado del espesor de la placa matriz no sólo se rige por el esfuerzo decorte. sino que, además. depende de la forma de la figura. Una placa matriz conuna abertura circular será más delgada que una matriz con una abertura de formairregular y con cantos vivos, a causa del efecto de entalladura que aparece. Losaceros templados al agua tienen una mayor resistencia al doblado que los acerostemplados al aceite. Además, el espesor de la placa matriz depende también delas dimensiones de la misma placa. Así. la mayoría de las veces. en una matrizde 60 X 80 mm para plancha delgada de hasta 1.5 mm de espesor. bastará unespesor de la placa de 20 mm, mientras que en otra mayor. de 200 X 250 mm, seprecisará un espesor de 30 mm.

10. Placas matrices compuestas

El supuesto aceptado en el apartado anterior, de que la placa matriz se ha cons-truido en una sola pieza. no es aplicable a todos los casos. A menudo. los diseña.dores de herramientas olvidan las ventajas de una placa matriz dividida en variaspiezas, y que son las siguientes:

1. Poco desperdicio y reducida penetración de temple; las irregularidades pueden elimi-narse mejor mediante rectificado que en las matrices de una sola pieza.2. Construcción sustanciálmente mis barata, especialmente en el caso de formas com-plicadas.3. Rápido cambio de las piezas rotas; una reparación resulta más barata que para unamatriz de una sola pieza.4. Los eleme}1tosde unión y de acoplamiento de precisión de la herramienta pueden cons-truirse mejor por separado y luego reunirse al montar la matriz.S. Fuerza de corte más reducida sobre una pieza maciza de acero de herramientas quesobre todo el perlmetro de corte' y, con ello, disminución de la carga. .6. Tensiones propias más reducidas y, por tanto, menor peligro de rotura.

Fig. 33. Placa-matriz dividida en varias piezas.

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10. PLACAS MATRICES COMPUESTAS 35

La figura 33 muestra una matriz compuesta por varias secciones. dispuesta sobreun zócalo de cuatro columnas. con la pieza recortada a la izquierda. Las distanciasentre agujeros son demasiado pequeñas para poder utilizar casquillos de corte.En los extremos salientes de la figura del recorte deben preverse forzosamenteranuras de desprendimiento. pues de lo contrario podrían aparecer allí cargas deentalladura incontrolables. Las planchas previamente cortadas en su perfil exteriorcon otra herramienta deben colocarse entre los topes de posición. Esta construcciónes deseable cuando existen piezas diferentes con las mismas dimensiones exteriores.pero con diferente disposición de los agujeros y diferente forma del recorte interior.Si los segmentos de la placa matriz no están atornillados sobre placas. tal comoen la figura 33. sino que están encajados en anillos o agujeros de éstas, al utilizaruna composición de piezas de corte las juntas deben estar abiertas entre sí unos 80.por la parte contraria al corte. según la figura 34. y dispuestas de tal forma quelas partes torneadas interiormente y las piezas cepilladas formen siempre un con-junto perfecto. como si se tratara de una pieza única.

Fig. 34. Disposiciones falsa y correctade las separaciones entre las piezasque componen una matriz compuesta.

Fig. 35. Matriz compuesta para unacuchilla rotativa.

Por tanto, no es correcta la división de una matriz cortante en la forma que indicala figura 34. izquierda. Es conveniente tornear exteriormente el conjunto desegmentos y después colocar por encima, en caliente. una placa soporte con unperfil interior adecuado. Todo esto presupone que las piezas sean lo suficientementealtas para poder quitar el material que ha estado dentro de las mordazas del torno.En algunas piezas existe simetría respecto al eje de giro. con lo que. mediante unaadecuada segmentación de la placa matriz. se obtiene una más amplia simplifi-cación de la construcción. al poder mecanizar los segmentos fijados uno a continua.ción del otro. Naturalmente. y a fin de facilitar la salida del recorte. las piezas asíacabadas. deberán mecanizarse de forma que se obtenga una conicidad de 1 a 20a partir de la arista de corte. La figura 35 presenta la construcción del contornode corte para una cuchilla de cuatro dientes. de forma que primero se cilindraexteriormente en una sola pieza. después se divide en cuatro sectores y. finalmente.fijándolos uno junto al otro. se fresa conjuntamente el perfil correspondiente.Otro ejemplo de matriz compuesta lo constituye la inserción de piezas de metalduro, como en la placa matriz de la figura 618. Si una pieza debe ranurarse variasveces. se disponen unas junto a otras las placas matrices para las diversas ranuras.de modo que los planos de partición coincidan cada vez con un lado longitudinalde las ranuras; las placas matrices se fijan entonces en un bastidor mediante unaregla en forma de cuña. La figura 36 muestra un ejemplo de matriz partida para

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: 36 A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCiÓN DE MATRICES CORTANTES

Fig. 36. Centrado mutuo de dos placas matrices de igual forma.

un punzonado previo sencillo, la cual se compone únicamente de dos piezasmecanizadas de igual forma. Por lo general. basta una simple sujeción en direcciónlongitudinal (sentido de la flecha); de este modo ambas piezas quedan sólidamenteajustadas lateralmente. lo cual excluye toda desviación en sentido transversal.Cuando es imposible un ajuste entre reglas laterales. pueden ejecutarse las dospiezas con guías triangulares (fig. 36. derecha) para su centrado mutuo; para ellohay que tener cuidado de que el saliente de la guía empiece a una distancia ade varios milímetros, más allá del perfil de corte. En vez de guías triangularespueden preverse entallas semicirculares. como muestra la figura 36 derecha en laparte inferior, que encajan en los 'pasadores introducidos en la placa de base.Aunque esta última solución parezca más barata. es desventajosa respecto a laprimera en cuanto a seguridad de la fijación.En la disposición de placas matrices partidas que involucran un punzonado previodebe concederse una importancia primordial a las tolerancias de la pieza. Cuandoel paso de avance t de la tira está fijado (fig. 36). lo cual significaque también se

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Fig. 37. División de la placa matriz manteniendo la tolerancia correspondiente a la cota y.

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11. ORIFICIO DE CAÍDA DEL RECORTE 37

tiene la distancia entre las pestañas de los pasadores de tope y el borde de corte,no existe dificultad alguna para mantener dentro de tolerancias estrechas ladistancia y entre el centro del agujero previo y la arista de corte. Lo mismo ocurrecon la matriz representada en la figura 37. la cual sirve para cortar un discoanular. preperforado. que lleva una entalla en forma de ranura. Con la ejecuciónde la izquierda resulta cómodo mantener dentro de una tolerancia estrecha elpaso' t disminuido en la distancia y. es decir, la distancia entre la base de laranura y el centro de la pieza. Pero si no importa una distancia y exacta y esmás importante la posición central del agujero con respecto al perímetro exterior.en lo posible deben perforarse los dos agujeros necesarios para la obtención dela pieza en una placa matriz de pieza única (ejecución según figura 37, derecha);para la ranura es entonces preciso encajar a presión un suplemento especial dematriz.

11. Orificio de caída del recorte,huelgo de corte y manguito de subida del punzón

Para mantener la capacidad de corte de una matriz -en otras palabras, paraconseguir una larga duración- es importante la magnitud del huelgo de corte.Ante todo. el ancho de este huelgo debe ser completamente uniforme en todoslos puntos del corte. lo que puede comprobarse fácilmente mediante pruebas deembutición con chapa de metal blando y observando al microscopio la huella dela estampación, o mediante una lámina de celuloide o un folio transparente de.0,5 a 0.8 mm de espesor y con ayuda de un proyector. También son apropiadaspara medir el huelgo de corte. las placas de fibra vulcanizada de 2 a 3 mm deespesor. arenadas y lacadas en blanco, con Tesa-Film negro adherido, empleando

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Fig. 38. Huelgo de corte u en laoperación de perforado.

Fig. 39. Influencia del huelgo de corte u sobre elesfuerzo de corte y el trabajo de corte.

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un epiproyector de doble imagen. Asimismo existen aparatos de medida especialescon carréra exactamente ajustable mediante un tornillo micromético. La magnituddel huelgo depende. en primer lugar. del tipo de material y de su espesor. Si sedeja penetrar el punzón sólo una quinta parte del espesor de la plancha a punzonar.en ésta no se presentan grietas. pero sí una clara deformación. de manera que.según la figura 38 b. la zona periférica a la huella del punzón experimenta unbombeado hacia dentro. formándose en la otra cara de la. plancha. debajo delpunzón. una grieta. que empieza en la arista de corte de la placa matriz. Así.primero el material se desgarra. según la figura 38 c. a partir de la placa matriz yno a partir del punzón. De todas formas. al proseguir la presión aparecen ense-guida,-como se ve en la. figura 38d. grietas que penetran oblicuamente en el mate-rial a partir del borde del punzón. En el caso de huelgos grandes. las dos líneasde rotura parten de la arista del punzón y de la arista de la placa matriz coinci-diendo sobre una misma alineación. No se presentan roturas en los bordes delmaterial. pero la superficie de corte del disco resultante no es limpia. Este procesopresenta las ventajas de que la fuerza de corte necesaria es relativamente pequeñay de que se consume poco trabajo de corte. Así. en la figura 39 se muestran 6curvas de fuerzas superpuestas obtenidas al cortar una chapa de acero de embu-tición profunda R Sto13.03. de 2.8 mm de espesor. con un punzón de 10 mm dediámetro. al variar el huelgo de corte u. Cuanto más estrecho es este huelgo. tantomayores son h~fuerza y el trabajo. El aumento para la fuerza de corte es insigni-ficante. mientras que el incremento del trabajo de corte es considerable. pudiendoalcanzar hasta un 40 %. Cuanto más estrecho es el huelgo. más limpia resulta lasuperficie de corte (sobre ello se profundizará al estudiar el proceso de corte porrasqueteado en el capítulo B 24). Por tanto. la impresíón de que solamente existeun huelgo de corte favorable es falsa. El estado actual de la investigación ponede relieve que existen dos huelgos de corte óptimos. según se valore la limpiezade la superficie de corte o la intervención de una fuerza y un trabajo mínimos decorte. Para el primer caso. en las fórmulas (23) y (24) se da al coeficiente e unvalor de 0.005 y para el segundo. un valor de hasta 0.035. Pueden elegirse tambiénvalores intermedios. En la práctica suelen tomarse valores que corresponden aproxi-madamente a e = 0.01. pero para herramientas equipadas con metal duro. deberíaelegirse e = 0,015 oo. 0.018. Tomando en consideración la resistencia al cizalla.miento TB, en kpjmm2. y el espesor de la chapa s, en mm, para determinar elhuelgo de corte sirven las siguientes relaciones:

a) para chapas de hasta 3 mm de espesor (chapas delgadas).

u, = e . s VT;; (23)

b) para chapas de más de 3 mm de espesor (chapas medias y gruesas).

u, = (1,5 c' s - 0,015)' VT;. (24)

Las anteriores fórmulas empíricas se obtuvieron a partir de ensayos y experienciasde trabajo y los valores que de ellas resultan coinciden parcialmente con los queda el diagrama de anchos de huelgo de corte recomendado por G6hre.

~Ejemplo 9: Para una chapa de estampación de 2 mm de espesor, de acero con un contenidode e de 0,2 % y una resistencia media al cizallamiento, según la tabla 3. de 36 kp/mrn'.

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11. ORIFICIO DE CAÍDA DEL RECORTE

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Fig. 40. Recortes obtenidos con dis.tintos huelgas de corte (izquierda) ysuperficie interior de los agujeros ea-rrespondientes (derecha).(u. =0,01, 0,05, 0,08, 0.12, 0,18 Y 0):1 mm;$ = 2 mIn, "/1= 75 kp/mm').

Fig. 41. Agujeros troquelados sólo enparte, con huelgo de corte estrecho.h, =0,45, h¡ = 0,13 $; en b se aprecia elinicio de la formación de la grieta(Aumento = 1,4).

Fig. 42.. Momento en que se producela rotUra del recorte de la figuraanterior, durante la operación del ta-ladrado.

d =25 mm. $ =8 mm. h, = 3 mm,h,= 1~ (aumento= 20).

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.JO A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES

al aplicar la fórmula (23) se obtiene un huelgo de corte de 0,06 mm para el caso de huelgomínimo posible con superficie de corte limpia, y de 0,4 mm para un huelgo grande confuerza y trabajo de corte reducidos.

Ejemplo io: Para una chapa de metal ligero AIMgSi 1 F 32, templada en caliente, de 8 mmde espesor, según la tabla 36 con .,.. = 22 kp/mm', el huelgo de corte u.. según la ecua-ción (24), es 0,04502= 0,21 mm pára superficie limpia (e = 0,(05), y 0,405 ~ = 1,9 mmpara consumo reducido en fuerza y trabajo de corte (e =0,035).

Según las investigaciones de Kokkonens, el hecho aceptado hasta ahora de que elaspecto superficial, en el caso de huelgo de corte reducido, aparece más liso ylimpio que en el caso de huelgo grande, debe limitarse a materiales delgados yplanos, de una resistencia de hasta 45 kplmm2, como máximo. Para chapas mediasy gruesas, más duras, esto ya no sirve, como lo demuestran las superficies interioresde los agujeros representados en la parte derecha de la .figura 40 y hs superficiesexteriores de los discos de recorte que se ven en la parte izquierda de la mismafigura. En este caso se punzonaron agujeros de 5 mm de diámetro en una tirade 2 mm de grueso, de acero con un contenido de C del 0,95% y una resis-tencia de Us = 75 kplmm2, y las seis pruebas se efectuaron con huelgas de cortede 0,01, 0,05, 0,08, 0,12, 0,18 Y 0,27 mm. Ciertamente, con. huelgos pequeños sepuede observar que el material queda más plano (fig. 40); sin embargo. aparecengrietas en el interior del agujero, de forma que no puede hablarse de una superficiecorrecta. Si el e~tado de la superficie de la parte inferior de la figura 40, dondese ha utilizado un huelgo de corte amplio en razón de los conocimientos actuales,coincide con el de piezas perforadas de poco grueso, parece importante observarlas fuertes grietas que aparecen en la superficie interior del agujero del casq dehuelgo estrecho. y analizar por etapas la cota h1 del punzón progresivo. En lafigura 41 se muestran dos cortes de las chapas punzonadas en los ensayos conhuelgo de corte estrecho, de forma que, en la chapa superior. el punzón hapenetrado una cota h, = 0.1 s, y en la inferior, h, = 0,4 s, sin que se haya com-pletado la perforación. Como material se utilizó una banda de un espesor de 8 mm.un ancho de 50 mm y una dureza Vickers media HV !O, de acero St 60-2 deunos 200 kp/mm2. A causa del fuerte asentamiento de la banda de acero punzo-nada con respecto a la arista del punzón, la grieta no empieza alli, sino sobre lacota h2, como demuestran claramente las señales b en la figura 41. Mientras tanto,el material también ha empezado a romperse a partir de la arista de la placa ma-triz. La zona asentada dificulta e impide la formación de una grieta de corteen línea recta desde la arista del punzón a la arista de la placa matriz.Por tanto..

la grieta discurre en zigzag, según la figura 42, y, en general, se tiene d' - d =h2.Para determinar cuando y a qué altura h aparece la grieta, la magnitud de laaltura h2 de la huella y, sobre todo, si aparecen tales huellas, a menudo llamadaserróneamente rebabas de punzonado. los valores de las relaciones h¡Jso y h2/soobtenidos en los ensayos anteriores en función del ancho del huelgo y del coefi-ciente e, según las fórmulas (23) y (24). se han trasladado a la figura 43, admi-tiendo una "'s = 50 kp/mm2. Según ello, se obtiene una formación de huella con-dicionada por el asentamiento, de una altura h2, con la correspondiente roturade la estructura del interior del agujero, sólo para huelgo de corte reducido,~'on e < 0,01. Los valores allí introducidos en virtud de los ensayos, sirven asi-mismo para chapas de acero con Us = 60 a 70 kp/mm2. Para materiales todavíamá~ duro~. las curvas quedan más altas y se corresponden aproximadamente con

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las de trazos. Para chapas más blandas, las curvas quedan más bajas, por lo quela curva h2/Sodesaparece casi por completo en el campo de las chapas de espesormedio.

A este respecto hagamos mención del punzonado escalonado, o por fases sucesivas.desarrollado por Stromberger y Thomsen. En la figura 44 se compara la perfora-ción de una plancha de espesor S, sobre una placa matriz de diámetro d"" aplicandotres procesos distintos: por medio de un punzón de diámetro dp, con huelgo de

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Fig. 43. Relaciones h.l s, y h.l s, en función del factor e de huelgo de corte.s, = 8 mID, d = 2S DUD, f1. = 60 a 70 kpfmm'.

corte u, pequeño; por medio de un punzón de diámetro dP2con huelgo de corte u,grande, y, finalmente, por medio de un punzón de dos diámetros dp, y dP2(punzo-nado por fases o escalonado). En los tres casos se ha indicado con doble rayadola variación de la fuerza de corte P, en función de la carrera (diagrama de trabajo).Como ya se deduce de la figura 39. en el caso de un huelgo de corte pequeño seefectúa un trabajo de corte relativamente mayor que en el caso de un huelgogrande, con el cual el recorte cae, a través de la matriz, tan pronto el punzón hapenetrado aproximadamente hasta 0.7s (s =espesor de la plancha), puesto quelas grietas que afluyen oblicuamente a los bordes o aristas cortantes del punzón yde la matriz. aparecen ya antes de la completa perforación de la plancha. El recorteposee entonces una forma relativamente cónica, con estructura de rotura rugosa.El borde interno del agujero, presenta una superficie análoga, también de formacónica; en cambio esta superficie es mucho .más lisa cuando se trabaja con unhuelgo de corte pequeño. El punzonado escalonado (fig. 44. derecha), donde

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Fig. 44. Punzonado de agujeros con distintos huelgos de corte y punzonado escalonado.se,gúDStromberger y Thomsen.

primero cae el recorte cónico y luego el anillo restante, tiene' lugar cumpliéndoselas siguientes relaciones, una vez considerada la ecuación (23):

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Según Stromberger y Thomsen. a. debe ser mayor que el valor indicado, es decir,ha de valer 6,35° con ~ = O. Respecto al valor óptimo de 13,lo mejor es deter-minarlo mediante un ensayo. Se admite que, para materiales blandos, da mejoresresultados un valor mayor de ~, y que, para materiales duros. debe elegirse even-tualmente un valor de ~ negativo, es decir, haciendo que el borde exterior de cortediscurra en ángulo obtuso.Resulta dificil mantener exactamente el huelgo de corte después de construidauna matriz nueva, ya que, durante el funcionamiento, pueden presentarse condi-ciones no previstas que conducen a inexactitudes. Así, las durezas diferentes de losbordes de corte, una sujeción del punzón desplazada lateralmente o con oblicuidad,la flexión elástica de una mesa de prensa demasiado débil. un mango de fijaciónno situado en el centro de gravedad de las líneas de corte, y el desgaste o la cons-trucción incorrecta de la placa de guía, dan lugar a huelgos irregulares y, con ello,a un deterioro prematuro del filo. Por esta razón, hoy en día se han abandonadolas matrices con placa guiada y se prefieren bastidores de columna con placamatriz y punzón cambiables.Puesto que las placas matriz se desgastan y deben reafilarse las partes cortantescon gran exactitud, el agujero de corte debe mantenerse perfectamente cilíndricoen una profundidad de 3 veces el espesor de la chapa a partir del borde de corte,pero de no más de 2 mm. A partir de aquí debe agrandarse cónicamente elagujero para el recorte, a base de un ángulo de hasta 2° o una conicidad de 1:30.Según una propuesta americana, el agujero discurr~ primero verticalmente basta

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11. ORIFICIODE CAmA DEL RECORTE 43

1.5 So (so = espesor nominal de la chapa); después, se ensancha con ángulo de 1,5°a cada lado hasta una profundidad de 6 So y, finalmente, con un ángulo de 3°hasta una profundidad de 8 So.Sin embargo, las opiniones al respecto de los espe-cialistas están divididas. Una tal zona cilindrica de introducción tiene el inconve-niente de exigir un ángulo de ataque, o de cuña, más agudo, lo que, ya de por sí,condiciona una fuerza de corte más reducida que lo que crea un ángulo de ataquede 90°, pero hay que contar con la presencia de la fuerza adicional de comprensióntransversal del recorte; por otra parte, la reducción de la fuerza de corte llevainvolucrado un aumento de la duración. Además, hay que tener en cuenta que unaguía cilíndrica de este tipo al principio del orificio de la placa matriz permite laya citada conservación de las dimensiones exactas de la figura, incluso al reafilar.En las herramientas de punzonado fino, que se describirán en el apartado 15 deeste capítulo A y en el apartado 25 del capítulo B, todo el orificio de la placamatriz se construye cilíndrico. Incluso en algunos talleres se considera ventajosoel efecto de compresión citado, ya que elimina la enojosa e indeseable subida deldisco de recorte y la adherencia del mismo al punzón. Cuanto menor es el huelgode corte, tanto menor es el peligro de que suba el disco de recorte. Ello puedetambién evitarse rectificando en forma de cuña la superficie de presión del punzón,o, cuando se trata de punzones grandes, disponiendo un tope y un extractor, queactúe bajo la tensión de un resorte, del tipo del centrador descrito en 1 de latabla 7. En herramientas diseñadas para corta duración, unos tapones de gomacumplen el mismo cometido. Los punzones de corte de pequeño diámetro se puedenejecutar asimismo con aportación elástica, cuando no hay sitio para alojar unpasador con resorte de descarga. En tal caso, la elección elástica tiene lugar trasla perforación de la plancha. Otro medio recomendable contra la subida del discode recorte consiste en afilar el canto de la placa matriz después de rectificarla ydisponer un saliente en la cuchilla lateral. Mediante un tratamiento electroerosivoo un recubrimiento por pulverización de metal duro, así como mediante uncobreado utilizando electrodos de cobre, se hace rugosa la superficie del orificiode salida del recorte, lo que evita la subida del mismo. En orificios redondos ayudatambién un escariado en vez de un rectificado. Donde sea de todo punto necesarioel lubricante, conviene aplicarlo lo más finamente pulverizado posible, sirvién-dose para ello del aire comprimido. Una lubricación excesiva y los lubricantesviscosos favorecen la subida de los recortes. Deben eliminarse los residuos de grasaresinificados. Si la causa de la adherencia de los recortes al punzón es el magne-tismo remanente, hay que desimantar completamente la herramienta. En la perfo-ración existe la posibilidad de que quede sin efecto el ángulo de despulla de lamatriz entre dos lados opuestos del agujero de la misma, de forma que el recorte,al hacer flexión, se pega a la placa cortante. Por medio de una boquilla de airecomprimido, situada inmediatamente delante del punzón y sujeta el carro porta-punzones, pueden desprenderse por soplado las piezas que se adhieren al punzón.Utilizando aire comprimido se puede también aspirar el recorte creando, debajode la placa matriz, una depresión obtenida haciendo pasar a través de una estrechaabertura anular el aire que ha entrado, el cual sólo puede salir hacia abajo y arras-trando con él el recorte. Asimismo se puede emplear el aire a presión para expulsarel recorte, haciendo que lo desplace a través de un canal practicado en el punzón,lo suelte tras su separación del punzón y lo impulse hacia abajo a través de laplaca matriz. Por otra parte, se puede seguir el camino no recomendable de

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al aplicar la fórmula (23) se obtiene un huelgo de cone de 0,06 mm para el caso de huelgomínimo posible con superficie de cone limpia, y de 0,4 mm para un huelgo grande confuerza y trabajo de cone reducidos.

Ejemplo io: Para una chapa de metal ligero AIMgSi l F 32, templada en caliente, de 8 mmde espesor, según la tabla 36 con "s = 22 kplmm', el huelgo de corte u., según la ecua-ción (24), es 0,045 \/1.'i = 0,21 mm para superficie limpia (e = 0,005), y 0,405..¡22 = 1,9 mmpara consumo reducido en fuerza y trabajo de cone (e =0,035).

Según las investigaciones de Kokkonens, el hecho aceptado hasta ahora de que elaspecto superficial, en el caso de huelgo de corte reducido, aparece más liso ylimpio que en el caso de huelgo grande, debe limitarse a materiales delgados yplanos, de una resistencia de hasta 45 kpjmm', como máximo. Para chapas mediasy gruesas, más duras, esto ya no sirve, como lo demuestran las superficies interioresde los agujeros representados en la parte derecha de la .figura 40 y hs superficiesexteriores de los discos de recorte que se ven en la parte izquierda de la mismafigura. En este caso se punzonaron agujeros de 5 mm de diámetro en una tirade 2 mm de grueso, de acero con un contenido de C del 0,95% y una resis-tencia de as = 75 kpjmm', y las seis pruebas se efectuaron con huelgas de cortede 0,01, 0,05, 0,08, 0,12, 0,18 Y 0,27 mm. Ciertamente, con..huelgas pequeños sepuede observar que el material queda más plano (fig. 40); sin embargo, aparecengrietas en el interior del agujero, de forma que no puede hablarse de una superficiecorrecta. Si el e~tado de la superficie de la parte inferior de la figura 40, dondese ha utilizado un huelgo de corte amplio en razón de los conocimientos actuales,coincide con el de piezas perforadas de poco grueso, parece importante observarlas fuertes grietas que aparecen en la superficie interior del agujero del caso dehuelgo estrecho, y analizar por etapas la cota h, del punzón progresivo. En lafigura 41 se muestran dos cortes de las chapas punzonadas en los ensayos conhuelgo de corte estrecho, de forma que, en la chapa superior, el punzón hapenetrado una cota h, = 0,1s, y en la inferior,h, =0,4 s, sin que se haya com-pletado la perforación. Como material se utilizó una banda de un espesor de 8 mm,un ancho de 50 mm y una dureza Vickers media HV lO, de acero St 60-2 deunos 200 kp/mm'. A causa del fuerte asentamiento de la banda de acero punzo-nada con respecto a la arista del punzón, la grieta no empieza allí, sino sobre lacota h2, como demuestran claramente las señales b en la figura 41. Mientras tanto,el material también ha empezado a romperse a partir de la arista de la placa ma-triz. La zona asentada dificulta e impide la formación de una grieta de corteen línea recta desde la arista del punzón a la arista de la placa matriz. Por tanto, .

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corte u. pequeño; por medio de un punzón de diámetro dP2con huelgo de corte u.grande, y, finalmente, por medio de un punzón de dos diámetros dP1y dP2(punzo-nado por fases o escalonado). En los tres casos se ha indicado con doble rayadola variación de la fuerza de corte P, en función de la carrera (diagrama de trabajo).Como ya se deduce de la figura 39, en el caso de un huelgo de corte pequeño seefectúa un trabajo de corte relativamente mayor que en el caso de un huelgogrande, con el cual el recorte cae, a través de la matriz, tan pronto el punzón hapenetrado aproximadamente hasta 0,7 s (s = espesor de la plancha), puesto quelas grietas que afluyen oblicuamente a los bordes o aristas cortantes del punzón yde la matriz, aparecen ya antes de la completa perforación de la plancha. El recorteposee entonces una forma relativamente cónica, con estructura de rotura rugosa.El borde interno del agujero, presenta una superficie análoga, también de formacónica; en cambio esta superficie es mucho. más lisa cuando se trabaja con unhuelgo de corte pequeño. El punzonado escalonado (fig. 44, derecha), donde

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42 A. DIREcrRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES

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Fig. 44. Punzonado de agujeros con distintos huelgos de corte y punzonado escalonado.se,gúDStromberger y Thomsen.

primero cae el recorte cónico y luego el anillo restante, tiene-lugar cumpliéndoselas siguientes relaciones, una vez considerada la ecuación (23):

d;l = d",- 0,01 s V;;,

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r = 0.3 (dp 1 - dpz),

h = 0,70a 0,85s,

a.= 3° aSo,

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Según Stromberger y Thomsen, a. debe ser mayor que el valor indicado, es decir,ha de valer 6,35° con ~ = O. Respecto al valor óptimo de ~, lo mejor es deter-minado mediante un ensayo. Se admite que. para materiales blandos. da mejoresresultados un valor mayor de ~, y que, para materiales duros, debe elegirse even-tualmente un valor de ~ negativo, es decir, haciendo que el borde exterior de cortediscurra en ángulo obtuso.Resulta difícil mantener exactamente el huelgo de corte después de construidauna matriz nueva, ya que, durante el funcionamiento, pueden presentarse condi-ciones no previstas que conducen a inexactitudes. Así, las durezas diferentes de losbordes de corte, una sujeción del punzón desplazada lateralmente o con oblicuidad,la flexión elástica de una mesa de prensa demasiado débil, un mango de fijaciónno situado en el centro de gravedad de las líneas de corte, y el desgaste o la cons-trucción incorrecta de la placa de guía, dan lugar a huelgos irregulares y, con ello,a un deterioro prematuro del filo. Por esta razón, hoy en día se han abandonadolas matrices con placa guiada y se prefieren bastidores de columna con placamatriz y punzón cambiables.Puesto que las placas matriz se desgastan y deben reafilarse las partes cortantescon gran exactitud, el agujero de corte debe mantenerse perfectamente cilíndricoen una profundidad de 3 veces el espesor de la chapa a partir del borde de corte,pero de no más de 2 mm. A partir de aquí debe agrandarse cónicamente elagujero para el recorte, a base de un ángulo de hasta 2° o una conicidad de 1:30.Según una propuesta americana, el agujero discurr~ primero verticalmente hasta

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1.5 So (so = espesor nominal de la chapa); después, se ensancha con ángulo de 1.5°a cada lado hasta una profundidad de 6 So y. finalmente, con un ángulo de 3°hasta una profundidad de 8 So.Sin embargo, las opiniones al respecto de los espe-cialistas están divididas. Una tal zona cilíndrica de introducción tiene el inconve-niente de exigir un ángulo de ataque. o de cuña, más agudo, lo que, ya de por sí,condiciona una fuerza de corte más reducida que lo que crea un ángulo de ataquede 90°, pero hay que contar con la presencia de la fuerza adicional de comprensióntransversal del recorte; por otra parte, la reducción de la fuerza de corte llevainvolucrado un aumento de la duración. Además, hay que tener en cuenta que unaguía cilíndrica de este tipo al principio del orificio de la placa matriz permite laya citada conservación de las dimensiones exactas de la figura, incluso al reafilar.En las herramientas de punzonado fino, que se describirán en el apartado 15 deeste capítulo A y en el apartado 25 del capítulo B, todo el orificio de la placamatriz se construye cilíndrico. Incluso en algunos talleres se considera ventajosoel efecto de compresión citado, ya que elimina la enojosa e indeseable subida deldisco de recorte y la adherencia del mismo al punzón. Cuanto menor es el huelgode corte, tanto menor es el peligro de que suba el disco de recorte. Ello puedetambién evitarse rectificando en forma de cuña la superficie de presión del punzón,o, cuando se trata de punzones grandes, disponiendo un tope y un extractor, queactúe bajo la tensión de un resorte, del tipo del centrador descrito en 1 de latabla 7. En herramientas diseñadas para corta duración, unos tapones de gomacumplen el mismo cometido. Los punzones de corte de pequeño diámetro se puedenejecutar asimismo con aportación elástica, cuando no hay sitio para alojar unpasador con resorte de descarga. En tal caso, la elección elástica tiene lugar trasla perforación de la plancha. Otro medio recomendable contra la subida del discode recorte consiste en afilar el canto de la placa matriz después de rectificarla ydisponer un saliente en la cuchilla lateral. Mediante un tratamiento electroerosivoo un recubrimiento por pulverización de metal duro, así como mediante uncobreado utilizando electrodos de cobre, se hace rugosa la superficie del orificiode salida del recorte, lo que evita la subida del mismo. En orificios redondos ayudatambién un escariado en vez de un rectificado. Donde sea de todo punto necesarioel lubricante, conviene aplicado lo más finamente pulverizado posible, sirvién-dose para ello del aire comprimido. Una lubricación excesiva y los lubricantesviscosos favorecen la subida de los recortes. Deben eliminarse los residuos de grasaresinificados. Si la causa de la adherencia de los recortes al punzón es el magne-tismo remanente, hay que desimantar completamente la herramienta. En la perfo-ración existe la posibilidad de que quede sin efecto el ángulo de despulla de lamatriz entre dos lados opuestos del agujero de la misma, de forma que el recorte,al hacer flexión, se pega a la placa cortante. Por medio de una boquilla de airecomprimido, situada inmediatamente delante del punzón y sujeta el carro porta-punzones, pueden desprenderse por soplado las piezas que se adhieren al punzón.Utilizando aire comprimido se puede también aspirar el recorte creando, debajode la placa matriz, una depresión obtenida haciendo pasar a través de una estrechaabertura anular el aire que ha entrado, el cual sólo puede salir hacia abajo y arras-trando con él el recorte. Asimismo se puede emplear el aire a presión para expulsarel recorte, haciendo que lo desplace a través de un canal practicado en el punzón,lo suelte tras su separación del punzón y lo impulse hacia abajo a través de laplaca matriz. Por otra parte, se puede seguir el camino no recomendable de

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4~ A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES

conseguir que el disco de recorte se adhiera al orificio de salida mediante el embo-tamiento del borde de corte. como protección contra la indeseable subida deaquél. Puesto que una guía de corte cilindrico mantenida tan corta, no excluye lasolicitación de aplastamiento que produce el desgaste, a menudo queda con éstesuprimida tal zona cilíndrica, llegando el ensanchamiento cónico hasta el borde decorte; en este caso. la dimensión del huelgo de corte debe tomarse 0,3 s menor queel calculado antes con las fórmulas (23) y (24). La precisión deseada se consiguedespués con matrices especiales de rasqueteado o de repasado. según las figuras 185a 187. Un huelgo de corte excesivo involucra frecuentemente una formación inde-seada de rebabas. Así. después de 100.000cortes en una chapa de dínamo de unespesor de 0,5 mm y VIO = 3,6 W/kg, se obtuvo: para u. = 0,015 mm, una alturade rebaba h = 0.14mm; para u. = 0,075mm.h = 0.25mm.y para u. = 0,130mm,h = 0,29 mm. Mientrasque, para u. = 0.015mm, la altura de rebabano es exage-rada, para u. = 0.075Y u. = 0.130.se aprecia enseguidaun aumentobrusco endicha altura.

~L Figs. 45 Y 46. Disposición correcta (A)y errónea (B) del agujero de caída delrecorte.

El agujero para el recorte en la sufridera y en la placa de base no debe ser, encaso alguno, mucho mayor que el diámetro inferior del ensanchamiento cónico delorificio de corte, puesto que, de lo contrario. los discos de recorte pueden causarobstrucciones, como se indica en la figura 46. lo que, no sólo representa unapérdida de tiempo para la expulsión, sino que conduce a la producción de piezasdefectuosas y, frecuentemente, a la rotura del punzón. En tales casos, los casquillosde corte sufren un levantamiento. lo que tiene como consecuencia que, por logeneral. los mismos no se mantienen ya más en su posición nonnal de asientodebido a la compresión o a la fijación incorrecta que han sufrido.Se precisa el ensanchamiento cónico del agujero para el recorte, tal como se veen la figura 45, cuando no se produce la caída inmediata del disco recortado ycuando el corte de desprendimiento queda incompleto. Es sabido que en matricescortantes que trabajan con planchas medias y gruesas, al penetrar parcialmente

¡ir..Figs. 47, 48, 49 YSO. Procedimiénto de obtención ~e uniones remachadaspartiendo de botones embutidos.

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el punzón de corte en la plancha. se pueden fonnar. en la cara opuesta de laplancha, botones para producir uniones por remachado o botones para la soldadura por puntos. Las figuras 47 a 50 presentan la realización de tales uniones porremachado. La plancha, o la banda, sobre la que debe marcarse previamente elbotón de remachado (fig. 47). se apoya sobre un casquillo de corte con agujerocilíndrico -sin ensanchamiento cónico- de diámetro interior d. El botón seembute, hasta una profundidad h ~ 0.5 s. con un punzón (fig. 48) que presentaun adelgazamiento ligeramente cónico; sin embargo, la superficie inferior delpunzón debe ser algo mayor que el área del agujero, previéndose un aumentoen el diámetro en 1 mm aproximadamente. Después. y según se ve en la figura 49,la plancha a unir por remachado, ya perforada, se coloca sobre los botones y.mediante un punzón de punta como el de la figura 50. se ensancha y abre laparte superior del botón, con lo que queda listo el remachado. La profundidad depenetración h debe tomarse menor que d/2. Probablemente. podría aumentarse laresistencia del botón si el borde del agujero y el borde inferior de la base del punzónfueran ligeramente redondeados. Empleando una presión elevada se pueden tam-bién producir botones sin necesidad de punzón.

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Fig.51. Matriz con reglillasde tope para la obtención de chapas de rotor.

Para conservar la capacidad de corte. es conveniente mantener la profundidad depenetración, con un huelgo de corte u. pequeño, lo más reducida posible. A causade la elasticidad del bastidor de la prensa, esto no siempre es posible a no serque se garantice de antemano la profundidad de penetración mediante topes en laherramienta superior y en la inferior, como los pernos de tope dispuestos junto alos manguitos de guía de las columnas de la matriz progresiva de la figura 114 ylas reglilIas de tope de la matriz para chapas de rotor de la figura 51. Hay quedestacar además. en esta matriz. la modalidad de construcción del punzón paralas ranuras. el cual se puede ver arriba, en una sola pieza.Al cortar plancha y tira recubierta de plástico, debe ajustarse exactamente elhuelgo de corte, a fin de que no pueda producirse rebaba alguna que dañe seria-mente la superficie de plástico. Por el mismo motivo, es preciso apilar siempre lasplanchas de esta clase recién cortadas procurando no desplazarlas unas sobreotras. aunque no sea visible ninguna rebaba. El fácil desprendimiento de la películade recubrimiento en el botde de corte, provocado por el punzón durante la carrera

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46 A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCiÓN DE MATRICES CORTANTES 12. ANCLAJE DE PUNZONES Y CASQUILLOS POR COLADO DE ALEAC¡Ó:-; 47

de avance. puede evitarse disponiendo el recubrimiento debajo. entre el materialprincipal de la plancha y la placa matriz.

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vez producida la solidificación. necesita un tiempo de 10 a 15 horas. de modoque hasta después de transcurrido el mismo no se puede utilizar la herramienta.Al solidificar. la aleación se dilata alrededor de 0.5 a 0.6 p./mm' oresenta unadureza suficiente y, con ello, garantiza una correcta sujeción del punzón, inclusopara fuertes solicitaciones por compresión. Después de utilizar la matriz, puederefundirse la aleación y aplicar.se de nuevo. No es necesario construir según esteprocedimiento tanto la parte superior como la inferior de la matriz. Resultaeconómico construir la placa matriz según los sistemas usuales y fijar, colandouna aleación de este tipo, los punzones de corte con aplicación de las tiras distan-ciadoras, puesto que. de esta forma, no es preciso ningún trabajo de precisión enla placa portapunzones. Esta construcción, representada en la figura 54. resulta ven-tajosa, frente a la construcción representada en la figura 52, cuando la pieza arecortar tiene un contorno que no puede disponerse bien dentro de un casquillode corte, y cuando la distancia entre los agujeros a cortar es tan estrecha que lasparedes de los casquillos serían demasiado delgadas y habría una tendencia alagrietado en virtud del temple. La construcción según la figura 54 se utilizará conpreferencia a la construcción indicada en la figura 52, especialmente cuando elcontorno a recortar no es reducido y es, en cambio, irregular. y también, cuandose trate de punzones grandes. La placa portapunzones representada en la figura 53puede asimismo construirse según este procedimiento.Un método utilizado desde hace tiempo, especialmente por la firma alemanaBosch, se refiere a la colada en placas de guía, alrededor de los punzones, segúnmuestra la figura 55. Las guías elaboradas por este sistema pueden renovarse

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(12. Anclaje de punzones y casquillos de corte

por medio del colado de una aleaciónde bajo punto Cle fusión (

(Hace más de cuarenta años que se conoce la aleación «Cerromatrix». compuestade plomo, bismuto, estaño y antimonio, y que sirve para anclar, por colada dela misma, los punzones y los casquillos de corte. Recientemente. este procedi-miento, desarrollado en América, se ha introducido en Alemania y otros países.Básicamente se dan dos posibilidades diferentes de utilización. Los punzones sepueden atornillar a una placa, la cual, considerada como plantilla, sirve en prin.cipio sólo para determinar la situación del punzón; por ello, para punzones redon-dos es suficiente un agujero roscado, mientras que para los no redondos debedisponerse más de uno. Hasta ahora, no se ha investigado}()Qavíasi. en lugar deuna fijación por rosca, sería suficiente una fijación por pasador, lo que de ante.

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Fig. 52. Anclaje por colado del punzónen la placa superior y del manguito decorte en la inferior.

Fig. 53. Placa portapunzones preparadapor colado siguiendo .el procedimientoCerromatrix.

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mano permite también una gran exactitud. Después, o bien se procede a colar laaleación en la placa con el punzón fijado a ella directamente sobre el bastidor (véasela figura 52), o bien, con los punzones fijados a la plantilla, se centran los casquillosde corte en el bastidor de la placa matriz; entonces se procede a colar en elbastidor de esta, y después, en el bastidor superior. Para mantener el huelgo y paraconseguir también un centrado exacto. se colocan pequeñas tiras de lámina metá-lica delgada entre punzón y casquillo de corte. A fin de que los punzones y loscasquillos no se caigan ni giren, se fresan en su periferia canales longitudinales ytransversales. En la figura 53 puede verse una placa portapunzones preparada porcolado según este sistema. El exceso de metal se quita con una rasqueta. La alea-ciÓn Cerromatrix tiene una temperatura de fusión de sólo 120: C, por lo que laspiezas de la matriz ya templadas, no corren el riesgo de revenido. Experimen-talmente, se ha comprobado que la temperatura óptima de colada es de 1800C,y se ha visto la conveniencia de calentar las partes de la placa soporte preparadaspara recibir el punzón de la herramienta. El proceso de endurecimiento final, una

Fig. 54. Anclaje por colado del punzónen la placa portapunzones.

Fig. 55. Anclaje por colado de las guíasde la placa guiapunzones.

siempre fácilmente; además, el material colado proporciona un rozamiento reducidoy una buena retención del lubricante. Para llevar a cabo estas coladas se utilizanaleaciones no demasiado blandas, pero tampoco demasiado duras, por ejemplo dela siguiente composición: 93,7 % de Zn. 2,5 % de Al, 1.3% de Cu. 1 % de Pb.1 % de Mg y 0,5 % de Cd. Las coladas de metal ligero, como las que puedenencontrarse en las guías de las columnas de antiguas matrices de columnas,resultan demasiado blandas para ello. Existe una aleación muy fácil de colar,pero cara, a base de estaño y antimonio, compuesta por 55 % de Sn, 29 % de Sb,6 % de Cu y 10% de Pb. Resulta evidente que colar la parte superior y, a conti-nuación, la placa de guía, no comporta ninguna dificultad adicional especial yque, además, puede ser muy rápido. Otra cuestión es si se necesita una placa deguía cuando los elementos de la matriz se incorporan a un bastidor de columnas.En pequeñas series siempre presta un buen servicio este procedimiento, puesto que


la placa de guía. no solamente sirve para guiar los punzones. sino también paradesprender la tira troqueJada. Sólo por esta razón. el material colado no debeser demasiado blando.En el apartado 19 de este mismo capítulo A se trata del recubrimiento de lasguías de punzones y columnas con materiales plásticos. En los últimos años se hatendido cada vez más no sólo al anclaje de las guías. sino también al de punzonesy placas matriz por medio de resinas sintéticas en lugar de colada metálica. deforma que los ejemplos explicados aquí. de las figuras 52 a 55. sirven también paralas resinas epoxídicas descritas en L. 11.

13. Matrices cortantespara pequeñas series de fabricación

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En el caso de chapas delgadas de espesor menor de 1 rom. y para pequeñas series.es posible. a veces. construir equipos provisionales muy sencillos. en los que. enprincipio. se aglutinan punzones cortos. de 6 a 15 mm de !llt\lra. con una chapaportapunzones. o se remachan a ella. En el último caso. sólo se debe templar lasuperficie de trabajo del punzón. Conjuntamente con esta chapa portapunzones.se perforan. una. después de otra. tres planchas rectangulares más. que son: la placade guía. la plaéa matriz. que deberá templarse después. y la placa de base. Entreellas se interponen dos tiras metálicas como sustitutos de las regletas de guía late-rales. y luego. se taladran y remachan conjuntamente dichas tres planchas res-tangulares. Estas matrices' provisionales. habituales en EE.UU. para series muypequeñas. tienen cierta similitud con el cortador Schmidt. también llamado «cor-tador de cinco horas».En la industria de cartonajes. y para la fabricación de cajas plegadas. se conocen.ya desde principios de siglo. las cuchillas de fleje de acero formadas por: seccionesde tira delgada. flexibles. con temple propio de acero de resortes y borde afiladocortante; tableros de madera contraplacada aserrados. y piezas de goma esponjosainterpuesta que sirven para llenar los huecos entre madera y fleje y para expulsarlos recortes. En los primeros tiempos del mecanizado de chapas se desarrollaronherramientas de corte análogas a este modelo. si bien con la diferencia de que. enel corte de cartones. los flejes de acero se hallan sólo en la herramienta superior. yde que. en vez de una herramienta inferior. basta un cartón duro como apoyo.Mencionaremos aquí. sólo someramente. los procedimientos de MaIew. de Templery de Philips. Los tres cuentan con herramienta en las partes superior e inferior.guiadas. una respecto a otra. por columnas generalmente dispuestas en diagonal.Según el primer procedimiento. se dibuja ante todo la figura a cortar sobre unaplaca de madera contraplacada. Las placas superior e inferior se sierran luegoconjuntamente mediante una sierra de cinta. El espesor de la cinta correspondeal doble del espesor de las reglas de acero utilizadas como borde de corte. Lasplacas de madera así cortadas sirven. desde ahora. como piezas de sujeción inte-riores para las reglas de acero dispuestas. en virtud del corte de sierra. junto conuna tira de relleno; para ello. en la parte superior. las tiras se hallan entre lapieza de sujeción interior y las reglas de acero. Y Qll la parte inferior. entre laplaca exterior aserrada y las reglas de acero. Las reglas de la parte inferior son

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13. MATRICES CORTANTES PARA PEQUEÑAS SERIES49

más altas que las de la parte superior y van circundadas exteriormente por rasca.dores de goma; en la parte superior. los rascadores de goma se hallan dentro delos filos de corte. En los vértices. o sea. donde la figura a cortar forma un ángulo.se hace deslizar una de ambas reglas. es decir. la terminada en un agujero. demodo que no es preciso cortar las reglas exactamente en cuanto a longitud. En lospuntos donde la pieza debe presentar agujeros o huecos. se introduce el punzóncorrespondiente en la placa de sujeción de la parte superior. y el casquillo decorte se introduce en la de la parte inferior (y eventualmente se fijan con laplaca de base o de cabeza). de modo que no puedan caer. La mecanización de losagujeros de encaje para el punzón y el casquillo se efectúa estando la matrizcortante montada. El procedimiento de Templer. así como otro similar de Traut-mann. son análogos al de Malew. También aquí se dibuja la figura a cortar sobreuna placa de madera y se recorta a lo largo de su contorno exterior medianteuna sierra de cinta. A los bordes laterales de la abertura así practicada se adosanreglas de acero rectas y parcialmente curvadas. Una vez adosadas las reglas. laparte central extraída de la placa de madera se vuelve a introducir en la abertura;su objeto es mantener las reglas de acero baja un ligero tensado previo. Estastienen un espesor que supera ampliamente al de la chapa a punzonar. Con auxiliode la matriz así confeccionada. se traza una placa de acero de 6 a 8 rom de espesor.la cllal después se sierra siguiendo este trazado y. eventualmente. puede templarse.Esta placa. dotada de aberturas para el punzón a colocar en la parte superior. serála de la parte inferior de la matriz. También aquí deben preverse. exteriormentea los bordes cortantes de tal placa en la parte inferior de la herramienta. e interior-mente a las reglas de acero en la parte superior. láminas o tiras de goma parala expulsión de los recortes de chapa. Lo propio rige para el tercer procedimiento.debido a Philips. Para alcanzar una mayor exactitud. en él no se trabaja conmadera. sino con placas de acero aserradas. de unos 10 mm de grueso. Para sujetarlas reglas de acero. se recubren con araldit pulverizado a presión (fig. 56). Estasherramientas tienen. además. una mayor duración que las de cuchillas de flejesde acero descritas anteriormente.

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Fig. 56. Matriz para punzonar tira dechapa según el procedimiento Philips.J, placa de base para el punzón; 2, pla.ca portapunzones; 3, cuchillas de flejede acero; 4. lecho de Araldit; S, placade goma; 6, placa matriz de acero; 7.bandas de goma; 8, placa de base parala placa matriz.

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50 A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES 13. MATRICES CORTANTES PARA PEQUEÑAS SERIES 51

A veces, para fabricación en series cortas. se utilizan placas matriz de una aleaciónde cinc, denominada Zamak Z 430 S. la cOal corresponde aproximadamente a laaleación americana Kirksite B. Sobre ella se encuentran más datos en el apartado 3del capitulo L. Su punto de fusión es de 3900e, estando considerablemente pordebajo de las temperaturas que influyen sobre la resistencia y la estructura delbastidor y de los punzones de acero. Se consigue una dureza Brinell Ha de unos130 kg/mm2. Según indicaciones del constructor. pueden cortarse chapas de acerode hasta 2 mm de espesor con tales herramientas. El punzón de acero se insertaen el bastidor al efectuar la colada. después de haberlo calentado hasta unos200-2500e y flameado o cubierto con un barniz de grafito coloidal. El material sevierte en el bastidor y rodea al punzón de acero. Después de haberse solidificado elmaterial colado, los punzones se extraen de la placa matriz construida de estaforma. según se ve en la figura 57. En la mayoria de los casos, no se precisa deningún trabajo posterior. a excepción de un rectificado superficial de la placamatriz con el bastidor. La aleación Zamak Z 430 S no se utiliza sólo para matricescortantes. sino, sobre todo, para matrices de dar forma. Para tales herramientas.el punzón y la estampa, teniendo en cuenta la contracción del 1.1 %. se modelanen madera o yeso y se moldean en arena. Después de llenar los moldes. las piezasse desmoldean en caliente inmediatamente después de la soliaificación y, a 250-

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Figs. 58 y 59. ptaca de cubrimiento y chapa anexa en matrices constantes obtenidasde aleación de zinc fundida.

que sea necesario ningún reafilado. Las chapas de acero de resortes de espesorhasta 0.3 mm pueden perforarse en su estado de utilización, mientras que es reco-mendable hacerlo en estado de recocido blando cuando son más gruesas. proce-diéndose después a templarlas. Para perfiles de corte encajados. pueden disponersetambién, en el material colado, chapas templadas, dobladas en ángulo de 900y dirigidas hacia arriba, como se ha representado en la figura 59 para una ranurarectangular encajada. Es frecuente que los punzones de acero acepillados se fijena la parte superior de la matriz (construida de una sola pieza) mediante pasadores ypor lo menos, un tornillo vertical (figura 60). soldando también con estaño; mástarde, después de quitar el tornillo y de calentar. se pueden desprender fácil-mente. Esta parte superior de la herramienta dispone de reglillas laterales. En laplaca de base de la parte inferior de la matriz. se han clavado pasadores para laguía de la tira metálica. Debe preverse la placa de base con un orificio para .elpunzón. que debe quedar con una tolerancia amplia. Toda la placa matriz puedeestar formada por colada de aleación de cinc. como se representa en las figuras 60(desde arriba) y 61 (desde abajo). En la figura 61 se puede reconocer claramente

'W~ Fig. 57. Obtención de la placa matriz

colando alrededor del punzón.

2700 e, se enfrían bruscamente en agua para darles temple. Pero incluso cuandoel punzón o la matriz son de acero o hierro colado, puede construirse la piezacontraria de modo que la pieza de acero o hierro colado se inserte por colada enla aleación de cinc. recomendándose. también en este caso. recubrir con grafitocoloidal; de esta manera. es posible aportar un recubrimiento cuyo espesor secorresponde con el de la plancha. En este procedimiento es conveniente fijar laparte superior del punzón de acero sobre una placa de cabeza grande. a fin de quese pueda conseguir el apoyo necesario en los dos lados.Se consigue aumentar la duración de tales matrices cortantes. si se dispone unaplaca de cubrimientoa modode tapacomo en la figura58; esta placa primerosepunzona junto con la matriz y. en caso necesario. se ajusta y templa para montarlaluego de nuevo sobre la herramienta de cinc. La mejor fijación es por tornillossituados lateralmente. Se han efectuado experimentos,..y. obtenido resultados enparte satisfactorios, con pegamentos a base de Araldit. si bien, por otro lado. este~islema es objeto de discusión. ya que no se han desarrollado pegamentos orgánicospara trabajar a percusión. La fabricaciÓn de tales chapas de cubrimiento, de acerode resortes. se lleva a cabo cortando primero una serie de ellas en el punzón deacero y la matriz de 'cinc. Finalizada la fabricaciÓn.S4f,coloca una de tales chapasdc- acero de resortes y. cuando ya se ha desgastado, se cambia por otra. sin

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Fig. 60. Matriz cortante para seriespequeñas con placa matriz de alea-ción de zinc fundida.

Fig. 6t. Placa matriz de la figura 60vista desde la parte inferior.

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52 A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES 13. MATRICES CORTANTES PARA PEQUEÑAS SERIES 53

las zonas porosas en el perfil interior del agujero y en la superficie acepillada.En la parte delantera de la derecha de la figura 60 puede verse la pieza troquelada.que en operaciones posteriores se ha doblado en U y se ha taladrado.Para pequeñas series. puede utilizarse acero para estampado en frío como materialde la placa matriz. Para ello se construye primero el punzón. en la forma habitual.en acero al 12% de cromo, templado. según se expecifica en la tabla 30 de L. 5.columnas 15 a 18. El punzón puede tener en el borde un chaflán de 0,2 mm deancho, a 45-600. el cual puede quitarse después por fresado o limado. Pero primerose utiliza el punzón como estampa para estampar la matriz; una vez la estam-pación ha alcanzado una determinada profundidad (véase la figura 62). que des-pués corresponderá al espesor de la placa matriz. se sierra ésta transversalmenteen la dirección de la flecha y se templa después. Es de notar que. después de esteproceso. se dispone de un huelgo suficientemente amplio para chapas delgadas y,además, al estampar. se consigue simultáneamente un agujero cónico de 1 a 2°. que

el interior de un marco con base. La inamovilidad puede también garantizarseutilizando unos simples pasadores. clavados en la base para la chapa. en vez delas reglas del marco. Esta base actúa de plantilla, y en ella están ya perforadoso punzonados los agujeros. a las distancias deseadas. Una vez dispuesta la piezaen el marco o sobre la plantilla de base. se aplica, con la base hacia arriba (fig. 63).contra los punzones. de modo que éstos. por sus superficies inferiores de corte.penetren en los agujeros de la plantilla. La chapa o parte de chapa a perforarpuede sujetarse por ambos lados con las manos, junto con la base situada encima.o bien asegurarse contra caídas mediante reglas que se atornillan por debajo, uotro elemento de fijación análogo. Al utilizar este dispositivo auxiliar, que sóloentra en consideración para matrices universales sencillas constituidas por punzonesde perforar y casquillos de corte, se recomienda mantener la carrera lo menorposible y trabajar con guantes. al objeto de no lesionarse las manos a causa delrápido descenso del portapunzones.

Fig. 62. Estampado en frío de la placamatriz.

puede utilizarse luego como ensanchamiento del agujero de caída del recorte. Comose aprecia en la figura 62, la superficie que se ha cortado será la superficie superiorde la placa matriz. y la superficie por donde se ha estampado será la superficieinferior. Mediante un cromado duro resulta posible un mejoramiento adicional yun endurecimiento para aumentar la resistencia al desgaste y la duración. Se pre-tende construir placas matriz por proyección de polvos endurecibles alrededor delpunzón; sin embargo, este procedimiento se encuentra todavía en estado de desa-rrollo.A veces. .para pequeñas series. se utiliza también el punzonado con plantilla.Para ello. en la mesa de la prensa se dispone un bastidor con un dispositivo defijación para la plancha a punzonar. desplazable en cualquier dirección medianteun mando manual. Este dispositivo consiste en una regla que puede deslizarselongitudinalmente sobre una guia que. a su vez, puede moverse en sentido trans-versal. Sujeta a la mesa de la prensa queda la plantilla con agujeros, 'en la quepuede encastarse un indicador montado sobre la regla móvil. De esta forma, essiempre posible que la chapa sujeta en la regla móvil, haciendo encastar el indi-cador en la plantilla. pueda colocarse en una posición perfectamente determinadadebajo del portapunzón. Muchas prensas están equipadas con discos revólver parasoportede casquillosy punzonesde corte. de modoque se disponede un conside-rable número de diámetros y formas de agujeros, en tanto que las plantillas conindicador están siempre previstas para agujeros de diámetros iguales. si bien secaracterizan por un color distinto. de acuerdo con la correspondiente herramienta.Esto ya no es necesario en máquinas de control numérico por cinta.Cuando hay que perforar pequeñas chapas o partes de chapa en distintos puntoscon agujeros de igual diámetro, puede emplearse Utla plantilla muy sencilla ybarata. La plancha o parte de chapa a perforar se fija de un modo inamovible en

Fig. 63. Dispositivo para punzonar conplantilla.

Fig. 64. Par de casquillos de corteautocortante pegados con cola.

Desde hace:!algunos años, se han introducido en Suecia matrices punzonadorasuniversales formadas por pares de casquillos de corte autocentrantes. los cualesse pegan con cola. Según la figura 64. se trata de unos punzones (2, 7) que seencuentran bajo la presión de muelles de plato (5. 8). cuyas carcasas (3. 6) puedenadherirse fácilmente por presión, mediante las tiras adhesivas (1. 11), en las super-ficies planas de la mesa y del portapunzones o en bastidores de columnas. En pri-mer lugar, se coloca sobre la mesa la tira adhesiva 1. Si en una sola carrera debenpunzonarse varios agujeros con dichos pares de casquillos. se coloca sobre estatira adhesiva una plantilla con un número determinado de agujeros. señalada conlínea de trazos en la figura 64. En estos agujeros, exactamente calibrados. semtroducen los extremos inferiores de las espigas de los punzones 2. La carcasa 3del casquillo punzón circunda. mediante la placa de apoyo 4 atornillada. el pun-zón 2 que se encuentra pretensado por los muelles de plato 5. Debe procurarse que

3. OEHLER.ICAISEJt.

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13. MATRICES CORTANTES PARA PEQUEÑAS SERIES 55A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCiÓN DE MATRICES CORTANTES

el extremo del punzón de diámetro dp quede alrededor de 1.0 mm por detrás de lasuperficie de la carcasa 3. Gracias a ello. el agujero de ésta sirve para situarcorrectamente el tetón centrador que sobresale 0.8 mm de la carcasa superior 6Ésta se ha construido en acero templado para herramientas; y es la placa matrizcorrespondiente al punzón 2. que. en consideración al huelgo de corte. debe tenerel agujero d", mayor que dp (para 2 y 7). El plato del resorte. con el tetón centra-dor 7, se encuentra bajo la presión del muelle de plato 8 comprimido. que hacetope en su parte superior con un disco 9 y una arandela de presión ID, para laque se ha tallado una entalla en el interior del casquillo matriz 6. Una vez eltetón 7 ha quedado centrado frente al agujero superior del casquillo 3, y el cas-quillo superior 6 situado sobre el inferior 3, se coloca encima la tira adhesivasuperior 11. Ahora se embraga la prensa y el portapunzones comprime los casqui-llos contra las láminas adhesivas (1 y 11).de forma que el punzón 2 queda pegadoa la mesa y la matriz 6 a la superficie inferior del portapunzones. Cuando laprensa ha subido. como se ve en la parte izquierda de la figura 64. puede empezarel punzonado. Según se aprecia en la parte derecha de la misma figura. la chapa secomprime hacia abajo en tanto el disco de recorte quede sobre el punzón 2. Ademásde los pares de casquillos. pueden pegarse a la mesa topes de la misma altura.Para retirar estos casquillos y topes adheridos. se utiliza una llave de palancagrande. Según este sistema pueden perforarse chapas de acero de hasta 15 mm deespesor.

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se divide en dos subgrupos: las unidades según las figuras 65 a 69. que solamentepueden utilizarse en prensas, y las unidades según la figura 70. que representanprensas miniatura automáticas por sí mismas. con independencia de cualquier otraprensa, es decir. algo así como las unidades taladradoras equipadas con electro-motor propio, y las unidades que no lo tienen. convertidos en una máquina paraun sólo uso.

La figura 65 muestra once de tales bloques cortantes, para mortajar y punzonarchapas rectangulares. montados en un mismo bastidor. En las esquinas se encuen-tran los cuatro bloques e, cuyos punzones mortajadores rectangulares. bajo lapresión de muelles quedan por encima del bastidor. posición a partir de la cualson comprimidos por la parte inferior del portapunzones al embragar la prensa.Junto a ellos se han dispuesto otras unidades para punzonar. con las que se efec-túan 2 agujeros pequeños. 3 medianos y.2 grandes. En el grabado de la derecha dela figura 65 puede verse la amplia separación de estas unidades punzonadoras l.Naturalmente. además de las unidades punzonadoras y mortajadoras deben mon-tarse también. sobre la misma placa de base. regletas de apoyo. La gran ventajade esta disposición es que las unidades montadas sobre tal placa de base consti-tuyen un grupo de herramientas único. Esta placa no precisa atornillarse a la mesa.sino que puede colocarse en cualquier zona de ella; tampoco tiene ninguna impor-tancia que la misma quede oblicua o inclinada. ya que sólo importa que-sus cuatroesquinas apoyen firmemente sobre la mesa. y que las cabezas de los punzones. quesobresalen por arriba. sean accionadas simultáneamente por el portapunzones.Para ello. todas las unidades -independientemente de si son mortajadoras. punzo-nadoras. etc.- deben tener la misma altura.

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-.L-Fig. 66. Adaptación de una unidad punzonadora en una prensa de curvar entre matrices.

(Fig. 65. Placa con 7 unidades punzonadoras y 4 unidades mortajadoras.

En EE.UU. se prefieren unidades punzonadoras intercambiables. En este caso,debe distinguirse entre las compuestas por dos partes completamente separadas.la parte superior o punzón y la parte inferior o matriz propiamente dicha, y lasconstituidas por bloques de corte. las cuales sólo pueden usarse para agujeros enlos bordes. a causa de la limitada separación entre el eje de la herramienta y lacolumna. Del primer grupo se trata, conjuntamente <!Jnla hoja de construcción 2 ylas figuras 100a 102. en el apartado 2 del capítulo B de este libro. El segundo grupo

Estos bloques de corte se han acreditado trabajando. no sólo bajo las prensas habi-tuales. sino también bajo las prensas de curvar entre matrices. Para ello. comomuestra la figura 66. y especialmente cuando las bandas de fijación a la mesa tson estrechas. las unidades a se centran y se atornillan a unas placas de fijación b.que se unen firmemente a la mesa de la prensa mediante cuñas k atornillables.Adicionalmente, se montan, sobre la mesa de la prensa, topes para la chapa apunzonar. Las cabezas de los punzones e provistos de resortes son accionadas poruna pieza intermedia o directamente por la colisa.

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A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES

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Fig, 67. Punzonado de perfiles U me.diante unidades punzonadoras dispues.tas en una prensa de curvar entrematrices.

Fig. 68. Unidad punzonadorade plato.

No siempre es preciso montar los muelles de recuperación del punzón en el interior,como en las figuras 65 y 66, sino que, según se aprecia en la figura 67. puedenmonlarse también en el exterior. Esta figura muestra el momento de retirar unperfil en U ya perforado. de una hilera de unidades dispuestas en una prensa dedoblar entre matrices. La construcción especialmente compacta. permite una sepa-ración estrecha entre agujeros, que, según las necesidades, puede reducirse almínimo. La figlira 68 muestra una pequeña herramienta de este tipo. El zócalo aestá atornillado a la placa de base e y sirve para soportar el casquillo de corte ypara guiar la cabeza d del pistón mediante muelles de plato c. El juego de guíase ajusta mediante el tornillo b. Esta herramienta resulta especialmente indicadapara pequeños servicios en los que se trabaja Con prensas de pedal, y, no sólo seutiliza para trabajos de corte, sino también para punzonar. Junto a las indicadas.cuyos punzones están guiados verticalmente. paralelos a la carrera de ]a prensa,existen también otras, con sentido de corte horizontal, que sirven para punzonarbordones o cercos de piezas embutidas. El portapunzones no golpea directamentesobre los punzones de corte. sino sobre pernos que. a su vez. actúan sobre lospunzones horizontales a través del empuje proporcionado por la acción de cuñaso de palancas acodadas.

La figura 69 muestra uno de estos punzomtdores laterales en posición de trabajocon el vástago vertical comprimido hacia abajo; este vástago posee una superficie

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fig. 69. Unidad punzonadora para efectuar agujeros laterales.

13. MATRICES CORTANTES PARA PEQUEÑAS SERIES 57

inclinada inferior cuya misión es empujar al punzón hacia la derecha. despuésde vencer la contrapresión de dos muelles helicoidales. El punzón está guiado..en su parte anterior. por una vaina igualmente móvil. cuya brida exterior seencuéntra bajo la acción opuesta de ambos muelles. En la posición de trabajo re-presentad'a. esta vaina actúa como el prensadiscos de una matriz. Pueden cam-biarse el punzón y la vaina desenroscando el tomillo de la izquierda.

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Fig. 70: Unidades perforadoras de funcionamiento por aire comprimido.

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Para funcionamiento automático. independientemente de unidades con descensode un portapunzones o dc un travesaño de prensa. existen perforadoras prov.istasde accionamiento oleohidráulico del pistón. las cuales tienen aplicación cuando latira a mecanizar sólo precisa perforarse en el borde. Esta tira es conducida pordispositivos de transporte a base de rodillos accionados por electromotores. entrelos cuales están disput.stas las unidades de perforar; según convenga. puede dejarsefuera de servicio un número determinado de ellas. La puesta en marcha de talesunidades puede gobernarse mediante tetones que encajan en uno de los agujerosprevios.Para el punzonado de bordones se utilizan a m::nudo unidades perforadoras inter-

o cambiables, de accionamiento neumático o hidráulico. independientes del tipode prensa y que actúan en cualquier dirección. Así. ]a figura 70 muestra 5 grandesunidades conectadas a lIna tuberia de aire comprimido; este aire. al entrar porarriba, impulsa el cilindro hacia adelante. regresando a su posición. tras el punzo-nado, gracias a un muelle de recuperación.Al grupo de procedimientos de corte para pequeñas series pertenece también elsistema de corte por placa matriz y placa de goma. el cual, a causa del desgastede la goma. sólo es económico en virtud de su rápido montaje y breve tiempo decorte. En el apartado 9 del capítulo G se expone más extenS'amenteel troqueladocon almohadillas de goma en relación con el procedimiento que involucra la defor-mación de la goma, Las herramientas de corte consisten en planchas delgadas.de aristas vivas y con temple natural, que frecuentemente se fijan al portapunzÓnpor medio de una placa magnética; ]a placa de goma, con la plancha que soporta.se sitúa sobre la mesa de ]a prensa. El material se comprime contra las aristas.

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58A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCiÓN DE MATRICES CORTANTES

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99Ef5 ,+, Ef) '4' EDFigs.71 Y 72. Corte por placa y rodillos.

de modo que la pieza presenta un borde plano y redondeado, sin aristas vivas.

Una construcción especial es la de corte por placa y rodillos.según las figuras 71

y 72. Sobre un transportador de rodillos se desliza la placa de base a, con la placa

herramienta W, en la dirección de la flecha. Encima se encuentran la chapa b y la

capa elástica e que, generalmente. es una placa de goma. A veces-no siempre-

esta placa elástica se recubre con una chapa protectora d, delgada y dura, que va

atornillada o soldada y posee delante una cuña de entrada k. Al pasar por debajo

del rodillo e, la goma comprime la chapa contra las arist¡¡.s.de la herramienta.

como pude verse en la figura 72. Como se ha dicho, el proceso no es barato debido

al desgaste de ]a goma; se ha intentado utilizar, en lugar de goma u otros mate-

riales sujetos a .desgaste, placas de una fundición frágil, no elástica, de pequeña

tenacidad y bajo punto de fusión,como, por ejemplo. la aleación«Cerrobend»

descrita en C 7, o bien. el metal Woods. Cada placa de esta naturaleza. una vez

que ha pasado, se rompe y se sumerge en agua hirviente. donde se convierte en

caldo que sirvepara colar una nueva placa.

14.Procedimiento de perforación por ataque químico

Para un pequeño número de piezas y para cortes de forma complicada. con

espesores inferiores a 0,5 mm. resulta económicamente interesante el mordentado

de forma y contorno. De un dibujo de la pieza deseada por vía fotográfica y tras

varias etapas intermedias en las que se usa el procedimiento de copias por contacto.

se obtienen dos negativos con la imagen invertida, que se unen formando una

bolsa. Las superficies metálicas de la chapa se limpian a fondo, se cubren con un

barniz sensible a la luz y se secan; entonces se introduce la chapa dentro la bolsa

y se ilumina ésta. Al polimerizarse el barniz en las zonas iluminadas se forma allí

una capa protectora. Las zonas no iluminadas. cuya capa de barniz se hace desa-

parecer mediante lavado con un disolvente, son luego atacadas por un mordiente

como, por ejemplo, una solución de cloruro de hierro o de persulfato amónico.

ácido sulfocrómico o ácido fluorhídrico(fig. 73).La forma del cráteroriginado

por la corrosióndepende de la temperatura y de la presiónde rociadodel mor-

diente.En los bordes de la capa protectorailuminada aparece una subcorrosión

lateralque es función del factorn = t/e, la cual debe tenerse en cuenta en el

dibujo patrón.En la terceracolumna de la tabla4 se indicaelvalorde n para

diversosmordientesy metales.Para metalesduroscorno.porejemplo.aceropararesortes, n es mínimo (n = 2). A causa de la inevitable sub corrosión producida

14. PERFORACIÓNPOR ATAQUE QUÍMIco 59

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Fig. 73. Perforación por aplicación de un mordiente.

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por la desviación horizontal de los chorros de rociado (fig. 73, debajo), que obligaa una rectificación de las superficies interiores del agujero, en la columna 4 de latabla 4 se indica el diámetro minimo dm'n,posible para agujeros cilíndricos, rendijasy otros contornos perforados con paredes verticales respecto a la superficie de lachapa. El proceso de trabajo concluye con un lavado final para eliminar la capaprotectora. En las 6 columnas restantes de la derecha de la tabla se indican lastolerancias de ejecución en función del espesor s de la tira o chapa.

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15. Procedimientos de troquelado de precisión

En la figura 74 se muestran diversos procedimientos de troquelado de precisión.El procedimiento más antiguo es el de corte con' rasqueteado que se expone conmás detalle al explicar las figuras 185 a 187 de este libro. Al producir un discode recorte, queda pulida sólo la parte inferior del mismo hasta aproximadamente -un cuarto de su espesor, o sea, en la altura e de la figura 74 a,mientras que elresto presenta una estructura con roturas, grietas y rebabas. Estas- anormalidadesalcanzan una profundidad i, de modo que debe rasquetearse el material hasta elfondo de la misma. Pequeñas piezas de precisión, como a menudo se presentan enla industria relojera, del tipo de ruedas dentadas y similares, no se rasquetean enprensas de tipo corriente, sino en prensas especiales denominadas prensas de repa-sar. Estas prensas están constituidas de tal forma, que su colisa lleva un segundomotor, el cual tiene la misión de proporcionar el movimiento de oscilación alpunzón fijado a la misma. La pieza que se encu¡ntra sobre la placa matrizavanza con una velocidad de 0,05 mmfcarrera..llegando a recibir de 700 a 1000golpes secos y de corto recorrido por minuto. '

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Fig. 74. Distintos procedimientos de troquelado de precisión.

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La ventaja de las prensas con colisa vibratoria, en contraposición con las prensasnormales, está en que no aparecen roturas en forma de remolino en la arista decorte, pOCOantes de que finalice la operación de troquelado.La firma suiza Essa ha recomendado, para el rasqueteado en sus prensas derepasar, un sobredimensionado i de las piezas confirmado por Gabler y Paquin.el cual puede obtenerse partiendo de la siguiente expresión empírica:

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Fig. 75. Disposición de los punzones rasqueteadores e y f en una matriz progresiva deprecisión.

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A menudo, por ejemplo en la fabricación de palancas portaletras de las máquinasde escribir, basta efectuar el repasado unilateral de una superficie -en este casola superficie en donde irá soldada la letra-, utilizando una matriz progresiva y unpunzón adaptado en su parte posterior, de forma parecida a la indicada en lafigura 87 B. A la izquierda de la figura 75 puede verse una de estas palancas; laspartes de contorno dibujadas con perfil grueso han de repasarse para que queden~ la medida exacta. La tira, alimentada por la derecha, se punzona en al Ya2,cons-tituyendo esta operación la etapa I de la matriz progresiva; en b se le hace unaranura, y en e, se punzona. En las siguientes etapas H y HI, se introducen lospasadores de verificación dl y d2 en los agujeros al ya., para que quede determi-nada de forma clara la posición de la tira. En la etapa 11,la ranura b se ensanchaen todo su perímetro, en una medida i obtenida de la expresión (25), mediante elpunzón de rasqueteado t.mientras que el punzón de rasqueteado e, provisto deuna arista de corte muy aguda. efectúa un punzonado unilateral, para lo cual vaguiado por su parte posterior como el punzqn lateral de la figura 87 BID. El punzónseparador g va también provisto de prolongaciones de guiado en ambos ladospara su introducción anticipada en la placa matriz; de este modo se corta lapieza en la etapa 111.de acuerdo con la figura 110, hoja de construcción 7.En la figura 32 se ve la posibilidad de fijar casquillos de matriz con arista de corteachaflanada. Al realizar el rasqueteado, cabe considerar la conveniencia deachaflanar también la parte inferior del agujero de la placa matriz, para facilitarla salida de la viruta por encima de la aguda arista de corte. A pesar de mejorarsela salida de la viruta. una disposición similar a la de la figura 74 c no resultarentable, puesto que al utilizar ángu\os de corte pequeños la herramienta se embota""."" M~ I~ M~ M ~__IM _M~. --- -'ra parte, el afilado de estos casquillos de

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64A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES 15. TROQUELADO DE PRECISIÓN 65

corte es de ejecución notablemente más cara. precisándose mucho más tiempoque cuando el ángulo de corte ~ es recto, como en la disposición b.El pulido por medio de la arista redondeada, indicado en la figura 74 d. se corres.ponde plenamente, en cuanto a su disposición. con el rasqueteado. sobre todocon el de la figura 74 b. Pero aquí. dado que en lugar de una arista de corte aguda.se ha previsto una redondeada, la abertura será cada vez más estrecha en relacióncon el espesor de la chapa que se quiere pulir. dando esto lugar a una compresión.En otril operación con arista redonda. como la que se indica en la figura 74 e.el punzón se introduce en la placa matriz sólo hasta una profundidad igual alradio r de redondeado de la arista. Esto es posible gracias a los dos topes dispues-tos a ambos lados del punzón. conforme se ha dibujado de trazos en la figura 74 e.tienen su extremo final a una distancia r por encima de la superficie de corte delpunzón. En materiales "que no sean demasiado duros y de espesor no excesivo. hadado buen resultado un ligero ahuecamiento de la superficie de corte del punzón.El pulido por medio de la arista redondeada. de poca aplicación hasta hoy. resultainteresante. puesto que según los descubrimientos más recientes, el redondeadode la arista de corte tiene su importancia adoptándose a menudo la profundidadde inserción r limitada por medio de topes, tal como aquí se ha descrito.De una forma similar a como se procede en el punzonado por -fases, o escalonado,descrito en A. 11, figura 44, se hacen agujeros de paredes calibradas exactamentea la medida, por medio de punzones que. por encima de la arista de corte deter.minada teniendo en cuenta el huelgo de corte, y a una distancia algo mayor queel grueso de la chapa. llevan otra arista de corte que tiene un diámetro igual aldeseado menos 0.02 n;¡m,y encima de ésta, todavía una tercera arista de diámetroigual al que se desea para el agujero. Esta tercera arista de corte se redondea conun radio r = 0.4 mm, con el fin de conseguir un pulido mediante arista. Entrelas tres aristas de corte del 'punzón. que penetra bastante en la abertura de lamatriz realizada según el diámetro teórico que se desca. pucdc prcversc un diámetroun poco menor para conseguir un ligero pulido a la medida.

Otro sistema suizo para la fabricaciÚn dc piezas punzonadas de precisión. se basacn el punzonado con prcsiÚn antagÚnica elevada. La chapa se fija a prcsión sobrela placa matriz. conforme se indica en la figura 74 f. como se hace al embutir unadlapa utilizando a veccs un soporte dentado. Mientras que los procedimientosil1liicadoscn las figuras 74 a hasta e. se realizan en varias etapas. en el procedi-lIIicnlo l"Orrcspondientea la figura 74 f. Y también en los que se describen a conti-nuacit"ln.la picza punzonada de precisión se obtiene en una sola operación.El ingenjero sueco Larsson fue el primero que. en el año 1943. dio a conocer losprocedimientos para recortar con exactitud mediante el recalcado transversal. quees el proceso más generalizado hoy en día y que. en el lenguaje técnico. se conocecomo «el» punzonado de precisión o «el» troquelado de precisión. A este respecto,Larsson señaló fundamentalmente dos posibilidades: o bien presionar hacia dentroel material. como se indica en la figura 74 g. mediante un punzón que rodea con-céntricamente al punzón de corte. o bien, realizar esta operación. como se indicaen la figura 74 i, mediante punzones laterales de acción radial. El método quemás se ha extendido es el primero, en el que se ha previsto, además, para piezasde gran espesor (fig. 74 h). un resalte anular con canto agudo sobre la placa matriz.que se corresponde con el punzón concéntrico (hoja de <¡.onstrucción23). La solu.ción representada en la figura 74 i presenta una ventaja, con respecto a las solu-

ciones indicadas en las figuras 74 g Y 74 h. en el sentido de que el material resultarealmente presionado lateralmente, mientras que en g. el canto exterior de laconicidad de ángulo 8 representa un obstáculo. Las inspecciones ópticas de tensio-nes. realizadas por el autor, pusieron de manifiesto que la calidad alcanzada conel procedimiento de la figura 74 i, en comparación con la obtenida según lasfiguras 74 g Y 74 h, resulta insignificante a pesar de tener en cuenta la ventajacitada. Los útiles para los procedimientos de las figuras 74 g Y 74 h son notable-mente más baratos que los requeridos por el procedimiento de la figura 74 i. sobretodo porque, en éstos, el contorno de punzonado ha de articularse a base de dis-tintas secciones y para punzones radiales diferentes. La deformación originada porel resalte anular no tiene un efecto excesivamente intenso sobre la estructura, comolo demuestran los experimentos de Guidi, quien hizo microfotogramas de la zonade cizallamiento en distintas chapas. En la figura 76 se muestra el microfotogramade la zona de cizaJlamiento y del perfil exterior de una pieza de precisión punzo-

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Fig. 76. La estructura de la zona u entre la zona de corte z y el resalte anular pennaneceintacta. Material: Acero R St 1303.Espesor de la chapa, 4 mm; profundidad de penetracióndel punzón, 3 mm (fotografía ampliada 2S veces).

nada, de chapa de acero R St 1303. que aún no está totalmente separado de latira. La fotografía muestra la profundidad de ataque del punzón, de más de 3 mm,con un espesor de chapa de 4 mm. Se ve claramente el reforzamiento que sufre lazona de corte en z. alrededor de la linea de confrontamiento entre las aristas;

" pero z sólo tiene una amplitud igual a 1/3 de la distancia u entre la arista de lamatriz y el inicio del resalte anular, en cuya zona la estructura se ve completa-mente intacta. Solamente alrededor del perfil triangular del resalte puede verseuna estrecha zona de compresión de la estructura. Las fotografías hechas porGuidi de otros materiales estudiados resultaron sensiblemente iguales. Esto quieredecir que no debe darse excesiva importancia a la influencia del resalte anular sobrelas variaciones de estructura. Las opiniones acerca de las dimensiones de esteresalte y su distancia a la arista de la matriz, son diversas. Guidi señala que. conun resalte anular pequeño. situado cerca de la línea de corte. se puede obtener elmismo resultado como uno grande situado a una distancia correspondientementemayor de la línea de corte. Si el resalte anular de la placa de presión se sitúa dema.

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siado cerca de la línea de corte, cuando la tira de cbapa se curva al iniciarse elcorte. puede «sustraer» material, con lo que se verá reducida su eficacia. Por elcontrario, si crece la distancia del resalte anular a la arista de corte, se puede«añadir» material, aumentando. además. la fuerza de presión necesaria y dismi-nuyendo. con ello. el rendimiento de la prensa. Se recomienda que la distanciadesde el vértice del resalte anular a la arista de corte sea igual al doble de laprofundidad de penetración; para ello. se toma un ángulo de 30° entre la verticalque pasa por el vértice de dicbo resalte y el flanco del mismo que está en el ladode la arista de corte, y un ángulo de 45° entre la vertical anteriormente citada yel flanco del resalte que está en el lado opuesto a la arista de corte. Las matricestroqueladoras de precisión presentan. en su mayoría, una combinación de lascaracterísticas de los procedimientos indicados en las figuras 74 e basta 74 h.dentro de la zona delimitada por lioea de trazos gruesos. En la boja de cons-trucción 23, la figura 188 muestra detalladamente un diseño correspondiente alesquematizado en la figura 74 h. Debe prestarse mucha atención: al huelgo decorte [obtenido según las expresiones (23). (24) con e -< 0.0005]; a una presión sufi-cientemente elevada del punzón. del contrapunzón y del recalcado transversal;a los topes limitadores de la carrera; a la lubricación de la abertura en la placamatriz; a la salida de las piezas troqueladas sin que entreñen contacto con latira después de punzonadas, y a una disposición absolutamente rígida de la matrizy el armazón de. la prensa. Desde luego. con estas herramientas se aumenta elconsumo de material. puesto que la acanaladura periférica f (fig.77). estampadacon el punzón de recalcar. exige un mayor avance y un ancho mayor de la tira.

Fig. 77. Tira de chapa con acanaladura periférica estampada f. Debajo están dispuestaslas piezas troqueladas con matriz de precisión.

Esto tiene menor importancia en tiras de acero delgadas que en las de mayorespesor y de materiales más caros. Los costes de realización del resalte anularen la matriz. que se hace en talleres de utilaje especialmente equipados para estostrabajos. no son elevados. puesto que se cuenta con los dispositivos y herramientasespeciales correspondientes. Puede calcularse que se bacen de 20 a 30 mm deresalte anular por hora de trabajo en el taller de utilaje. En perfiles de cortecomplicados, será menor la longitud de resalte anular que se consiga por hora,pero. en perfiles sencillos. se podrá, por el contrario. oPtener una mayor longitudde resalte pOI hora. Además, el consumo de material cuando se trabaja con

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15. TROQUELADO DE PRECISIÓN 67

resalte anular, no es siempre tan elevado. Cabe muy bien la posibilidad de situarlas piezas suficientemente juntas entre si para que, entre las acanaladuras estam-padas f (fig.77). no quede espacio alguno. Sólo con material delgado deberá tenerseen cuenta un ensanchamiento adicional de la tira. motivado por el estampado queproduce el resalte anular. La figura 78 muestra en trazo continuo la curva de ladistancia entre la acanaladura estampada por el resalte anular y la arista decorte, que vale 1 + VS en mm, en función del espesor de la chapa s. Se incluyentambién en este diagrama los anchos mioimos posibles del borde lateral de tirasobrante para distintos materiales y distintas longitudes de dicho borde. según

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Fig.78. Comparación entre el valor 1 + "l/s, correspondiente a la distancia de la acanala.dura .anular a la arista del borde lateral sobrante, y el ancho b de este borde. En 1, conchapas de acero, latón y bronce; en n, con chapas de aluminio, zinc y cobre. En amboscasos, para longitudes de borde lateral menores de 10 mm (a), de 10 a 80 mm (b), ymayores de 80 mm (e).

la tabla 5 insertada en el apartado 17 de este mismo capitulo. Cuando el anchodel borde lateral es el doble del valor 1 + vs.no es preciso prever materialadicional para la acanaladura producida por el resalte anular; sin embargo, estosolamente es válido para las curvas TIb y II c con espesores de chapa de hasta0,5 mm, para la curva II c en la zona situada por encima de s = 2.5 mm, para lascurvas 1c y II b en la zona situadapor encimade s =4 mm, y para la curva1bpor encima de s= 6 mm. Por tanto. muy raramente :¡e da el caso en que puedaprescindirse de prever material adicional.La cuestión de si debe estamparse. en el material que se desea punzonar, el resalteanu~ar por un lado o por dos, no puede quedar siempre determinada sólo por laresistencia y el espesor de dicho material, aunque se citan, como valores obtenidosde la práctica que limitan el paso del estampado de resalte anular por un ladoal estampado por los dos lados, un espesor de s = 3 mm hasta 5 mmy una resis-tencia de 40 basta 60 kp/mm2. También puede presentarse la cuestión. de impor-tancia decisiva, de si la forma del corte en un punto crítico exige el estampado deuna acanaladura adicional por la parte inferior. Este es el caso de la pieza de lafigura 79; la tira de la derecha presenta, en la cara de arriba, un perfil de corteredondeado por la acanaladura estampada del resalte anular, formando un

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68A. DIRECTRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTANTES)

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contorno cerrado; la misma tira, a la izquierda, presenta, en la cara inferior, juntoal dentado, un acanalado adicional rectilineo producido por estampación del resalte.anular. A ambos lados de la tira se ven, en la misma figura, dos piezas conseguidasmediante punzonado de precisión.

Resumiendo, puede decirse que, basándose en las experiencias más recientesproporcionadas por la práctica, el procedimiento con resalte anular es el mejor,en lo que se refiere a la calidad de la superficie y a la exactitud, en comparacióncon otros procedimientos de punzonado de precisión. Se alcanzan diferencias deprofundidad de rugosidad de hasta un máximo de 0,1 pm, y diferencias delángulo formado por la superficie de corte y la superficie de la chapa de, como

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)Fig. 79. A la derecha, acanaladura estampada alrededor del perfil de corte de la partesuperior de la tira punzonada, y a la izquierda, acanaladura adicional estampada sobrela zona dentada de la parte inferior de la tira (herramienta de precisión).

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máximo, 20' hasta 40' sobre un ángulo de 90°. No se trata solamente de queel punzonado dé precisión, descrito hasta ahora, ofrezca solamente ventajas econó-micas frente a los demás procedimientos, sino de que, con el nivel actual alcanzadopor técnica del punzonado de precisión, pueden obtenerse piezas planas queeran imposibles de realizar con los equipos de fabricación de que se disponía hastarecientemente.

Los restantes procedimientos que se describen son de menor importancia, aunqueel desarrollo técnico ofrezca todavía posibilidades en este campo. Uno nuevo acitar es el procedimiento de doble efecto con inversión del movimiento de lospunzones,o de punzonadoantagónico(fig.74k). Ocurre, como en la matriz depunzonado total, que la placa matriz, la sufridera y el punzón, al bajar, presionanla chapa contra el punzón inferior. La diferencia consiste en que el diseño de laherramienta superior es idéntico al de la inferior, es decir, que el punzón notiene en frente una abertura sino un punzón antagónico. Mientras que la chapaqueda fijada por las dos placas matrices e~teriores situadas una frente a la otra,y también por los dos punzones exteriores, los dos punzones situados a amboslados se mueven, primero hacia arriba un trayecto igual a un cuarto del espesorde la chapa y, seguidamente, en sentido contrario, es decir, hacia abajo, punzo.nando totalmente la pieza. Mediante un dispositivo de maniobra hidráulico dise.ñado para este fin, se evita que el disco de recorte ejlH'Zauna presión de retro.ceso sobre la tira, tal como sucede en el procedimiento de punzonado de precisión

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15. TROQUELADODE PRECISIÓN 69

de la figura 74 desde g hasta i. Además, es posible efectuar el punzonado, no con unmovimiento en sentido contrario, sino con varios movimientos sucesivos en sentidoinverso, de forma similar a un movimiento oscilatorio en el que la amplitud va cre-ciendo y la frecuencia va disminuyendo, para contrarrestar la formación de rebabasque aparecen en ambos lados y para mejorar todavía más la calidad de la super-ficie.

Otro procedimiento desarrollado recientemente (fig. 73 1) se basa en el efectode resorte anular que presentan los casquillos de corte de paredes delgadas, debidoal cual, durante la operación de punzonado la cota n, entre el punzón de presiónantagónica y el casquillo de corte, pasa a ser cero. El efecto de recalcado trans-versal se consigue aquí, no por la parte de fuera, sino por la parte de dentro de lamatriz, mediante la disminución del diámetro interior, como ocurre en el caso de~ resorte anular interior que se encuentre bajo presión. La aplicación de esteprocedimiento, poco generalizado hasta hoy, se limita a chapas delgadas y fuerzasde corte pequeñas, así como a formas redondas y, en un caso extremo, a ruedasdentadas pequeñas y de poco espesor con módulo pequeño. La gran dificultad eneste procedimiento, que parece sencillo, viene originada por el material. Antetodo, la necesaria disminución del diámetro exige un ancho de corona b pequeño yun acero para herramientas que sea elástico. Los aceros elásticos utilizados corrien.temente para los resortes anulares no alcanzan en ningún caso la dureza necesariapara los aceros de corte, mientras que la mayoría de los aceros de corte, especial-mente aquellos aceros que contienen cromo, no presentan prácticamente elasti.cidad alguna una vez que han sido templados. En todo caso, pueden utilizarseaceros al tungsteno. Existe además otra dificultad consistente en que, al tener unángulo tan cerrado la conicidad del casquillo de corte, éste se queda en su posi-ción más baja, lo que puede dar lugar a incrustaciones «por soldadura en frío».Para. evitado, se ejerce una contrapresión sobre el casquillo de corte, ya sea me-diante un apoyo en forma de resorte anular, o bien, mediante un punzón de pre.sión antagónica maniobrado hidráulicamente. La fuerza necesaria para conseguirla contracción n puede determinarse mediante el procedimiento de cálculo pararesortes anulares descrito en el apartado 3 dei capítulo K (fig. 601), válido paran = f tg d, en donde f representa el desplazamiento perpendicular del resorte, enmilímetros.

Existen pocos argumentos contra el siguiente procedimiento, representado.en lafigura 74 m, en donde una cuchilla dispuesta lateralmente y guiada de formaque siga una trayectoria inclinada, sufre una presión que la obliga a desplazarseuna distancia n hacia el interior, consiguiendo así un efecto de recalcado trans-versal sobre la pieza que se punzona. En este caso, puede hacerse la cuchilla deacero no elástico y resultar suficientemente resistente, puesto que el acortamiento nno se consigue por efecto de resorte, sino por la introducción inclinada de lacuchilla.Este procedimientono permite el punzonado de precisión de todo elcontorno, sino solamente de un lado del mismo. La figura 191 muestra unaherramienta diseñada para trabajar según este procedimiento, la cual sirve tambiéncomo ejemplo para poner de manifiesto que las características señaladas aquí paralos distintos procedimientos de punzonado de precisión, muy a menudo se pre-sentan combinadas; así, en el presente caso se combina el efecto de recalcadotransversal según el procedimiento de la figura 74 h con el procedimiento de lafigura 74 m.

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En los países anglosajones se conocen los procedimientos de punzonado de preci-sión desarrollados por PERA (Product. Eng. Res. Ass.), que en cierta manera,son una combinación de los procedimientos según las figuras 74 e y 74 f. descritosanteriormente. Aquí debe hacerse una diferencia entre el procedimiento correspon-diente a la figura 74 n, donde, al igual que en los procedimientos 74 d Y 74 e, laarista de la matriz es redondeada mientras que la del punzón es aguda, y elprocedimiento correspondiente a la figura 74 o, donde, por el contrario, la aristadel punzón es redondeada y la de la matriz es aguda. Al deslizarse el materialque se está cortando sobre la arista redondeada de la herramienta, se consigueel alisado de su superficie. Para ello el punzón -tal como se indica con la lineaa trazos y la cota h- se introduce en la abertura de la placa matriz hasta dondetermina el redondeado de la arista. Por tanto, el procedimiento PERA corres-pondiente al caso n se aplicará cuando se desee que la superficie de la pieza quedelisa (troquelado). mientras que el procedimiento correspondiente al caso o intere-sará cuando el disco de recorte se tira y lo que se desea es que la superficie delagujero sea lisa (punzonado).Finalmente, cabe citar un procedimiento de punzonado de precisión dado aconocer recientemente, representado en la figura 74 p, que se asemeja a los proce-dimientos anteriormente descritos según las figuras 74f Y 74 n, pero que trabajacon un dispositivo sujetador de la chapa, el cual actúa por presión central. La su-perficie de este sujetador no es plana, sino que presenta una ligera conicidad,elevándose hac!a fuera. formando un pequeño ángulo de 45' con la superficiede la chapa. Actualmente no se han realizado todavía suficientes experiencias coneste procedimiento; las pruebas realizadas hasta ahora se han limitado a chapasdelgadas, ligeras y aptas para punzonar. Para que sea efectiva la sujeción porpresión conseguida mediante la superficie inclinada del elemento sujetador de lachapa. ha de preverse también un borde lateral sobrante de la tira de chapa, de unancho similar al que se precisa en. el procedimiento de punzonado con resalteanular; por ello, este procedimiento no representa una ventaja, en lo que atañea un menor consumo de material. respecto al procedimiento con resalte anular.Un inconveniente lo constituye el hecho de que, en perfiles de corte con salientesangulares, resulta a menudo imposible un alisado bajo un ángulo de 0° 45', Yencaso de que sea posible, resulta muy costoso. En comparación con la distancia delresalte anular a la arista de corte, la única ventaja de este procedimiento consisteen que la presión para 'la sujeción de la chapa se realiza inmediatamente alIadode la arista de corte. Resultaría rentable recubrir con cera la parte interior de laarista del elemento sujetador de la chapa y eliminar por corrosión la superficiedel elemento sujetador que queda por la parte de fuera. La fabricación de estasmatrices no es más barata que en el procedimiento con resalte anular y el mante-nimiento de las mismas puede resultar todavía más caro, dependiendo esto, natu-ralmente, del tamaño, perfil de corte, espesor y resistencia del material.

16. Placa-guía del punzón y guía lateral intermedia

Las placas-guía de los punzones, situadas, en las operaciones de punzonado contira guiada. sobre la propia placa matriz. deben dimensionarse suficientemente,eligiéndose de 15 mm, como mínimo, para punzones ~queños, y de hasta 25 mm

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16. PLACA-GUÍA DEL PUNZÓN Y GUÍA LATERAL INTERMEDIA 71

para punzones grandes. Cuanto mejor guiado vaya el punzón en la placa-guía,mayor será la duración de'la herramienta. Como material, se utiliza, por lo general,un acero correspondiente al tipo St 52-3, y sólo se usará material más duro encasos muy especiales. Tratándose de trabajos ligeros y solicitaciones pequeñas,la guía del punzón. en lugar de ser una entalladura limada. puede realizarse me-diante una colada de aleación de cinc. Para ello. se vierte el metal fundido en laplaca-guía mecanizada con exceso, en la que. previamente a la colada, se ha intro-ducido el punzón. Este sistema se explicó ya en el párrafo 12 de este capítulo

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Fig. 80. Punzonado de tira guiada condispositivo de seguridad y plaquita deprotección.

(figura 55). Es importante la lubricación frecuente con aceite de las guías delpunzón. Se recomienda fijar la placa-guía del punzón a la placa matriz, no solomediante tornillos de cabeza cilíndrica hundidos, sino también mediante pasa-dores cilíndricos, a fin de que no puedan separarse. En las matrices guiadas porcolumnas, en las cuales el guiado del punzón queda garantizado por las propiascolumnas, se prevé, en lugar de la placa-guía de exacto mecanizado y. por tanto,cara. una placa separadora o extractora de pequeño espesor y afectada de tole-rancias mucho mayores.Encima de la placa extractora, o de la placa-guía, con el fin de evifar accidentes,se coloca una chapa perforada que puede adoptar la forma de un cuerpo pris-mático, el cual se fija mediante tornillos, tal como se aprecia en e, o bien en d dela figura 80. En la misma figura puede verse que, entre la placa-guía y la placamatriz, cuando hay que efectuar el punzonado de una tira guiada. se disponen lasdenominadas guías laterales intermedias de espesor a. una de las cuales suelesobresalir de la herramienta para conseguir así una mejor predisposición de latira a punzonar.Si las guías laterales intermedias son demasiado gruesas. tienen el inconvenientede que el operario, al empujar la tira de chapa. puede fácilmente introducir lapunta de sus dedos en el canal de paso de la misma. con el consiguiente peligrode que le alcance el punzón más cercano. Para evitar la introducción de los dedospor debajo de la placa-guía. se prevé una pequeña plaquita de protección b, la cualpuede verse en la figura 80. Se recomienda disponer esta plaquita de manera quepueda moverse hacia arriba, haciendo colisos los agujeros de fijación para lostornillos. con el eje más largo en sentido vertical. y dejando un ligero juegoentre la plaquita y las cabezas de los tornillos después de apretar éstos. Con estose consigue que la cinta de chapa quede totalmente apoyada a la superficie inferiorde la placa-guía del punzón. cuando se separa el recorte.Las guías laterales intermedias no pueden tampoco ser demasiado delgadas porque,en caso de averías, especialmente si el material queda cogido en las aberturas de

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la placa matriz, el canal de paso de la banda de chapa ha de ser accesible. Debetenerse en cuenta que la cara lateral de las guías intermedias que está más cercanaa la tira de chapa ha de estar ligeramente inclinada hacia arriba y hacia fuera.De acuerdo con esto, la separación entre las guías laterales, a la altura de lasuperficie de la placa matriz, es algo menor que a la altura de la superficie inferiorde la placa-guía del punzón. Esta diferencia es de aproximadamente 0,5 hasta1,0 mm. El espesor de las guías laterales depende del espe\or del material que seva a punzonar y debe determinarse de forma tal que, como minimo, quede unespacio de 1,5 s (s = espesor de la chapa) por encima del pasador de fijación, elcual no debe sobresalir menos de 4 mm. Las guías laterales intermedias conespesor excesivo se prestan a otros inconvenientes, como oscilaciones perturba-doras que pueden llegar a estropear el punzón, según se ve en la figura 30.Se consigue un buen apoyo unilateral de la tira de chapa a punzonar mediantela incorporación de tensores, o piezas empujadas por resorte, en las guías lateralesintermedias. En la figura 81 se representa este tipo de piezas de compresión me-

Fig. 81. Piezas de compresión porresorte.

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diante muelle. La ejecución 1 muestra un fleje-resorte b, de unos 0,3 mm deespesor, introducido bajo tensión en ranuras realizadas en la guía lateral a. En laejecución n, la guía lateral a se ha taladrado por su parte interior; la chapita eva remacl1ada al perno d y presiona, a través de un resorte, la tira de chapaintroducida, empujándola contra la guía lateral situada en frente. La distancia x,entre la chapita e y la pared interior de la guía lateral. se limita mediante unaarandela y un pasador de aletas e. La ejecución In muestra una disposición pare-cida, pero utilizando dos resortes k y 1; la fijación mutua entre la chapita g, elperno h y la arandela con el pasador de aletas i, se realiza de forma igual a laindicada para la ejecución n. Finalmente. en IV se ofrece un nuevo ejemplo deejecución en la que el elemento compresor m queda introducido en una entalladurade la guía lateral; la presión está aquí también originada por un resorte heli-coidal n, uno de cuyos extremos aprieta contra el elemento compresor y el otrocontra una plaquita o atornillada a la guía lateral.Cuando el material sea de poco espesor, la placa intermedia se elegirá lo másdelgada posible. para que el material no sufra abOlpbamiento al pasar por elinterior del canal formado por las dos guías laterales intermedias, la placa-guía

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17. DISPOSICIÓN DE LA PIEZA A TROQUELAR 73

del punzón y la placa matriz. Las piezas punzonadas provenientes de una tira quehaya sufrido abombamiento no se obtienen a la medida. quedan parcialmentecolgando de la abertura de la matriz e impiden el avance correcto de la tira dechapa. Esto ocurre especialmente con películas de metal y cartón delgado. siemprey cuando estos materiales no puedan punzonarse mejor con una cuchilla. según lahoja de construcción 21 (fig. 182). que con un punzón. El mejor sistema parapunzonar material delgado, que puede abombarse entre la placa matriz y laplaca-guía, consiste en utílizar herramientas con la placa-guia adaptada a laparte superior por medio de resortes. según las figuras 100. lO\. 106. 130. 135Y 137hasta la 140; esta placa comprime el material contra la placa matriz durante laoperación de punzonado.

17. Disposición de la pieza a troquelaren la tira punzonada y limitación delde la cinta y de la tira de chapa

avance

Un ejemplo dará idea de las distintas posibilidades de disposición de ]a pieza.La figura 82 muestra el triple punzonado necesario para la obtención de un ángulo.la cual exige cortar una tira de material.Disponiendo la herramienta tal como se indica en la ejecución 1. con prepun-zonado. queda una .cantidad de desperdicio no despreciable debido al rectánguloque se forma en la zona inservible comprendida entre los brazos del ángulo. La tira

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Fig. 82. Disposición de las aberturas punzonadas en una tira de chapa.


se hace avanzar primero hasta quedar debajo del punzón lateral S. y, seguidamente,se punzona. Los punzones laterales son punzones rectangulares que cortan labanda lateralmente, dejándola de 2 hasta 4 mm más estrecha; se sitúan a un ladoy, muy a mendo, a ambos lados de la tira. Acerca de los distintos diseños ydisposiciones de los punzones laterales se informa extensamente más adelanteen este mismo apartado. Con la disposición inclinada de la pieza a troquelar enla tira, como se indica en n, el aprovechamiento de material es mejor. Entrelas distintas aberturas producidas por el punzonado quedan unas fajas de materialsobrante, que mantienen unida la tira de chapa; si estas fajas de material sobranteson demasiado estrechas, debido a que el punzón ha de tener algo de juego dentrode la abertura de la matriz, pueden llegar a romperse y a introducirse en la misma,con lo que el material será aplastado. Las aristas cortantes de la herramienta sufri-rán una solicitación excesiva debida a este aplastamiento del material, embotán-dose y estropeándose el filo; de este modo, el contorno del corte aparecerá melladoy poco limpio. Ha de tenerse en cuenta que el ancho de estas fajas entre punzo-nados sucesivos no tiene en absoluto porqué estar en una determinada relacióncon el espesor del material. Precisamente el material muy delgado tiende fácil-mente a doblarse o a abombarse hacia arriba al introducido en el canal de laherramienta. por lo que requiere una faja entre aberturas' especialmente ancha.La longitud de la faja es también importante para el dimensionado de la misma.En el caso de q¡últiples cortes circulares, las fajas son cortas y, por tanto,. puedenser estrechas, contrariamente al caso de que se corten tiras largas, las cuales nece-sitan fajas que sean resistentes y, por tanto, anchas. En la tabla 5 se dan los anchosde faja mínimos.

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17. DISPOSICIÓN DE LA PIEZA A TROQUELAR(

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Si se ha de troquelar un corto número de piezas, basta' utilizar una clavija deretención E como tope para la tira, quedando la abertura originada por el pun-zonado cogida en este tope cada vez que se hace avanzar aquella. Las clavijas deretención llevan un saliente, que es la parte que sirve de tope. sobresaliendosólo unos pocos mm por encima de la placa matriz, a fin de permitir que la tirapueda desprenderse y desplazarse fácilmente. Una vez preparada ésta, el primerpunzonado es desperdicio, el segundo no queda perfectamente acabado, siendosolamente el tercero el primero que sale correcto. Cuando se trata de un grannúmero de piezas, por ejemplo más de 200. vale la pena incorporar topes espe-ciales para el punzonado. cuyo diseño puede verse en las hojas de construcción5 y 6 y cuya disposición se describe en la tabla 7. El tope Al (fig. 82) está previstopara el prepunzonado, y el tope A., para el punzonado propiamente dicho. Losdos topes deben quedar a una distancia igual al paso x. En el caso n la clavijade retención El ha de ser muy plana, pero es mejor prever un tercer tope A3 y,en lugar de la clavija de retención E" disponer una clavija de retención E. despla-zada una distancia igual a la del paso x.

La disposición III de la figura 82 muestra un punzonado que casi carece de desper-dicios, aunque debe prestarse especial atención a que la tira quede bien situada yretenida, a fin de que no aparezcan muescas ocasionadas por los punzones quecortan el desperdicio A.. en los puntos de corte A y B de la arista exterior delángulo que se punzona. En muchos casos, estos punzones para cortar desperdiciopueden disponerse (fig. 82 111)como punzones de recorte lateral, con lo que desa.parecen los punzones laterales S.; de este modo se ahorra el coste de fabricaciónde dos punzones laterales, así como el del mecanizado de las aberturas necesariasen todas .las placas. Las tiras de espesor menor que 1,5 mm, y el material que sedoble con facilidad. como. por ejemplo, piel o cartón. no pueden cortarse correcta-mente con este sistema.

La ejecución IV muestra una distribución de las piezas en la tira parecida ala 1, pero con las aberturas de punzonado contrapuestas. En IVa, puede verse latira después de haber realizado el primer paso a través de la herramienta, y en IV b,después de haber pasado por segunda vez. La tira. tal como se muestra en IV a,se hace avanzar primero hasta llegar al primer tope de punzonado Al> efectuán-dose allí el prepunzonado. Frente al segundo tope se efectúa el punzonado propia-mente dicho y, en la próxima etapa, puede retenerse la tira en una o más clavijasde retención E. En punzonados de este tipo resulta conveniente prever dos clavijasde retención en la forma que queda indicada. Una vez que ha pasado a través dela herramienta toda la tira, se gira ésta un ángulo de 1800 alrededor de su ejetransversal. La tira queda retenida mediante el tope Wa (fig. 84 IV b) en laabertura de punzonado situada en la parte más anterior; este tope Wa está cons-tituido por un perno unido a la placa-guía del punzón mediante un resorte,pudiendo quedar comprimido contra ella en caso necesario. En la hoja de cons-trucción 6 (pieza 18) se muestra su diseño. Las dos aberturas de punzonado siguien-tes también han de efectuarse mediante retención en este tope; a partir de ahoraya es posible el punzonado posterior utilizando la clavija de retención sin necesidaddel tope.

La matriz troqueladora para la tira V está prevista también para el corte porpunzonado contrapuesto. En este caso. el aprovechamiento de material es todavíamejor. Otra ventaja la constituye la disposición del perno de retención. puesto que

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Tabla 5. Ancho mínimo de la faja entre aberturas punzonadasy dimensiones de corte

Dimensionesde corte

Ancho Ancho del punz6nminimo para minimo para lateral

Espesor s fajas de fajas de ° anchoMaterial del material, longitud longitud minimo para

en mm menor comprendida fajas dede 10 mm entre longitud

10 y 80 mmma¡or de8 mm

Chapa de acero

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0,2-0,4 1,0 mm 1,5 mm 2,5 mmChapa de latón 0,4-0,6 0,6mm 1,0 mm 1,5 mmChapa de bronce 0,6-1,0 0,8 mm 1,5 mm 2,0 mrn

1,0-1,5 1,0 mm 2,Omm 2,5 mrnmás de 1,5 Is 1,2s 1,5s

Chapa de cobre {0,2-0,5 2,Omm 3,0 mm 4,0 mrn

Chapa de zinc 0,5-1,0 1,0 mm 2,0 mm 3,0 mrn1,0-1,5 1,5 mm 2,5 mrn 3,5 mm

Chapa de aluminio más de 1,5 1,2s 1,5s 2,0s

Cartulina ( hasta 0,4 2mm 3mm S mm0,4-1,0 1,5mm 2,5mm 4mm

Fibra

}Material para juntas más de 1,0 25 2,5s 3sCartónFieltro 1,0s 1,5s

(parla (por lomenos, . menos,4mm) 6 mm)


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está situado lateralmente de tal forma que, una vez girada la tira, el mismo nopuede coincidir en ninguna de las aberturas realizadas en el primer paso de ellaa través de la herramienta.La ejecución VI es similar a la de V. La tira de chapa no se gira alrededor de sueje transversal. sino alrededor de su eje longitudinal. Sin necesidad de girar la tira,se obtiene un ahorro de material similar al conseguido en Vy VI cuando Seprevén dos punzones de punzonar y recortar girados de 1800 alrededor de un ejede simetría, según se muestra en las figuras 618 y 620 de L 8. Esta disposiciónestá hoy en día mucho más generalizada en la fabricación en serie, mientras quelas matrices de punzonado contrapuesto, más sencillas, se aplican sólo para peque-ñas series y en talleres pequeños, en donde se realiza el punzonado partiendo másde tiras que de cinta.En la tabla siguiente puede verse la rentabilidad del aprovechamiento de la tira enlas distintas ejecuciones, desde la 1 hasta VI:

Tabla 6. Resumen de las posibilidades de aprovechamiento de la tirapara la obtención de la pieza representada en la figura 82

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Aparte de las posibilidades de aprovechamiento del material que se ven en lafigura 82 con una pieza en forma de ángulo recto, y que se citan de nuevo en loscasos a hasta d expuestos en la parte superior de la figura 83, existen otras tresposibilidades, de cada una de las cuales se muestra un ejemplo en la mismafigura 83. Aquí interviene primeramente la modificación del diseño de la piezaen sí, lo cual es raramente posible, pero que en la fabricación en serie conduce aahorros muy notables. La pieza representada en la figura 83 e permitió ya un mejoraprovechamiento de la tira al efectuar el punzonado contrapuesto y con el ensan-chamiento de la misma. Después de haber modificado la pieza tal como se muestra,se consiguió un punzonado carente de desperdicios, si se exceptúan los pequeñosrecortes triangulares procedentes de los punzones de recorte lateral; por otraparte, dado que el punzón separador sólo corta un tercio de todo el contorno,tanto el punzón como la placa matriz resultan de fabricaciónmás barata quecuando se punzona toda la pieza entera. Es factible la obtención de un contornode la pieza tal que permita su troquelado sin ningún desperdicio. En contornos conforma de rectángulo o de hexágono regular esto resulta evidente; en las formasirregulares es preciso realizar un estudio del contorno, lo que se recomienda,especialmente en matrice.ría, para el punzonado de materiales caros.Otra posibilidad se refiere a la disposición en la tira de distintas piezas que, en loposible, pertenezcan al mismo grupo de fabricación. Si, por ejemplo, como se indicaen la figura 83 f, en la misma tira de chapa que se utiliza para el troquelado del

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b mediantecorte sin desperdiciOmediante punzonado contrapuesto

e sin variar el ancho de la tira

d variando el ancho de la tira (verejee, 11, 111,IV, V Y VI en lig, 81)

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9 mediante disposición multiple

Fig. 83. Distintas posibilidades de mejora del aprovechamiento de la tira a punzonar.

anillo de carcasa, pueden disponerse dos pequeñas platinas, se habrá conseguidoeliminar los costes del material correspondiente a estas últimas si, como en el casopresente, no tiene que aumentarse el ancho de la banda ni el paso del avance.Queda por decidir si ha de hacerse pasar una misma tira dos veces a través de dosmatrices, o sólo una vez a través de una matriz que contenga los punzones parael troquelado de todas las piezas. La última solución es más rentable, especial.mente cuando las piezas caen por debajo de la matriz en distintos canales o reci-pientes de recogida (figs. 85 y 86), quedando clasificadas. En tal caso, a veces elcontorno exterior de una abertura puede inscribirse en el perímetro del agujeroque ha de dejar la próxima pieza a troquelar. La figura 8~ muestra un buen ejem-plo de este tipo de aprovechamiento de la tira de chapa; en este caso, la tira quedapunzonada en seis etapas por una matriz progresiva, obteniéndose, no sólo lachapa de rotar a con ranuras redondas y un anillo intermedio b. sino tambiénlas zapatas polares c y d Y la chapa de estator e. Las guías curvadas para conducirlas piezas al recipiente o depósito donde se recogen, van, la mayoría de las veces,atornilladas. según se indíca en la figura 86, debajo de la placa de base de lamatriz a, y raramente debajo de la mesa de la prensa b. Se componen de 4 a 6tubitos delgados e y varios anillos d; estos van dispuestos uno detrás del otro adistancias determinadas y mantienen unidos los tubitos delgados que hacen lafunción de guías de deslizamiento. Las piezas troqueladas (en este caso, discos) son

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Fig. 84. Tira de chapa punzonada .en una matriz progresiva, con lo que se obtiene, nosólo chapas de estator y rotor, sino también zapatas polares.

empujadas hacia abajo, una detrás de otra, a través de tales canales de guía ypueden recogerse cómodamente apiladas a1 final d.eéstos y empaquetarse en cajas.del mismo modo que si cayeran en un recipiente situado debajo de la mesa dela prensa. Según se indica en la figura 85. en las matrices de punzonar tira de chapa,se adaptan, uno al lado del otro. varios canales de guía, cuya sección se corres-ponde con el contorno de cada una de las piezas. La figura 89 muestra cómo seadaptan los canales de guía a la matriz. la cual aparece en esta figura levantada,mediante giro alrededor de una arista lateral, para que sean visibles las aberturasde caída; al ladQ pueden verse las piezas apiladas. tal como se extraen. Para man-

Fig. 85. Canal para la conducción de las piezas punzonadas.

tener estas pilas se utilizan unas barritas metálicas de sección redonda, uno decuyos extremos está doblado, estando el otro roscado para poder enroscar en éluna tuerca; dichas barritas se introducen por un orificio de la pieza troquelada.Para evitar que, al inicio de la operación. caigan las piezas troqueladas, el canalde guía se rellena con papel de seda arrugado que va siendo desplazado por laspiezas que caen a continuación.El último sistema de punzonado de la tira indicado en la figura 83 g, que implicaun punzonado antes del troquelado de separación, corresponde a una disposiciónmúltiple muy conveniente en la fabricación de grandes series. por el ahorro demano de obra que representa. Para simples anillos o piezas similares, se obtieneun aprovechamiento rentable con una disposición .escalonada bajo un ángulode 60°, según se ve en la citada figura 83 g. Esto no constituye regla fija alguna,

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(Fig. 86. Matriz levantada a la que se ha quitado la placa de conexión a dos canales parala conducción de las piezas punzonadas.

puesto que para otras formas de corte pueden ser más indicados otros ángulos.Se conoce un troquelado carente de desperdicios, realizado con esta disposiciónmúltiple para obtener tuercas hexagonales o cuadradas. en el que el ángulo de esca.lonado es de 60° para las primeras y de 45°. o bien 90°. para las segundas. Ademásse recomienda disponer las piezas de la fila que se encuentra entre. otras dos,desplazadas con respecto a las de éstas. Efectuando en varios trozos de papel elpunzonado de las piezas que se desea obtener y tanteando las distintas posibili-dades. se llega más rápidamente a la consecución del objetivo que con el pro-yecto realizado en la mesa de dibujo.En relación con la 19ura 82 se informó brevemente acer..:a de la disposición delpunzón lateral. Estos punzones cortan el borde de la tira quitándole un recorte deanchura c. cuyo valor puede obtenerse en la última columna de la tabla 5. El anchodel punzón lateral es de 6 a 10 mm y su longitud corresponde exactamente a ladel paso x. La sencilla forma rectangular A de la figura 87 es. todavía hoy, la másutilizada. por ser la de fabricación más barata. A pesar de ello. esta ejecuciónno es aconsejable. puesto que. debido a la solicitación unilateral de la arista de

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~Fig. 87. Distintos diseños de punzones laterales.

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Tllbla 7. Limitación del avance

Las clavijas cilíndricas sencillas son más baratas, pero no son muyapropiadas debido a su rápido desgaste y a la poca distancia existenteentre el agujero para la clavija y la arista de corte, en relación conel ancho de la tira. Por ello, han de aplicarse clavijas de retención deseción cuadrangular, de acero de calidad no inferiOl', a St 50 KG, forojados en forma de gancho, las cuales, en virtud de tat sección, excluyencualquier aflojamiento o giro. Et gancho forjado en su extremo debeadaptarse a la forma del agujero puzonado en la tira, que, en elcaso t, es de lados rectos. Para piezas mayores, es mejor utilizar 2 cla-vijas de retención, y en piezas gruesas, resulta mejor utitizar unaplaca fijada con tornillos.

2. Clavijas deguía, de agarreo de centrado Z

En la mayorla de los casos, la clavija de agarre está empotrada en elpunzón separador, como en I. Sobresale una longitud igual a 5 s porabajo y tiene la punta redondeada. A una distancia de 1,5 s adopta laforma cilíndrica correspondiente al prepunzonado. Las clavijas deagarre, como en 2a y en 2b, pueden disponerse también por la partede fuera de la abertura punzonada, requiriendo entonces prepunzo,nadores propios (5 =espesor de la chapa).

3. Topesauxitiares H

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Los topes auxitiares pueden empujarse, desde arriba, según 3a, odesde delante, como en 3b, con un desplazamiento h hacia el interiordel canal de paso de la tira. Sin un tope auxitiar H de este tipo, laprimera pieza de la tira troquelada según 1 caería sin haber sidoperforada. Téngase en cuenta la norma DIN 9849por lo que respectaa 3b.

4. Punzónlateral S Para piezas estrechas, con avance pequeJio, dispuestas en cinta~ anchas,

es suficiente un punzón lateral del tipo indicado en 4a, pero seprefieren 2 punzones laterales, como en 4b o en 4c. Estas últimas dis-r,0siciones son especialmente apropiadas en matrices largas que invo.ucran operaciones de punzonado intermedias. Debido al efecto de

cortadura y a la cota i, ha de tomarse una cinta más ancha que larequerida en los procedimientos indicados anteriormente. El suple.mento de acero templado dispuesto detrás de la abertura producidapor el punzón lateral, sirve para evitar el desgaste de las gUlas latera-les intermedias. Los punzones laterales han de diseñarse siguiendola norma DIN 9862, y los topes para los punzones laterales, según lanorma DIN 9863,

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Tabla7. (Continuación)

5. Puncioneslateralesrecortadores F

Los punzones lalerales recortadores preparan el contorno de la piezade manera que, sin que quede cinta o tira perforada residual, unpunzón más sencillo puede separar la pieza. Debido a haberse elimi.nado la tira, puede adaptarse un avance más corto. Por esto, los pl1n.zones laterales recortadores se recomiendan en las matrices progre-sivas con varias operaciones de trabajo. Principalmente en aquelloscasos en que 'e curva o estira el material en matrices progresivas, lospunzones recortadores F dan. en parte, el contorno final a la pieza,ya en la primera operación. Esto eS válido también para las fajas re-siduales, de poca resistencia, pero imprescindibles, que quedan unidasa la tira.

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6. Dispositivode avancemedianterodillos

Los dispositivos 6 y 7 consiguen el avance sin que el error, en el casomás extremo, cxceda de :t: 0,02 mm. Si, en casos que se requiere mayorprecisión, se trabaja con clavijas de agarre, la tira no debe sujetarsedurante la operación de centrado. Tal como se muestra a la izquierda,al bajar el punzón se desembraga el acoplamiento de los rodillos desujeción, y, al subir el punzón (flechas de línea interrumpida), losrodillos giran, transportando así la cinta. Para evitar movimientosincontrolables de los rodillos, especialmente al iniciarse la carrera deretroceso, originados por la inercia de las masas en movimiento, sehan incorporado frenos adicionales a los rodillos inferiores. 6

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7. . Dispositivosde avancemediantegarras o pinzas

Estos dispositivos, en su mayoría accionados en la actualidad hidráu.licamente, atenazan con fuerza la tira, como se indica a la izquierda,mientras que las pinzas abiertas retroceden a su posición de partidade la izquierda. Este retroceso se efectúa durante la operación depunzonado, es decir, cuando la colisa de la prensa alcanza el puntomuerto inferior. En la carrera ascendente (Hnea discontinua, a la de.recha), las vigas de atenazado se abren y las pinzas se cierran arras.trando la tira y desplazándose contra un tope de posición graduable,destinado a regular con precisión la longitud del avance. Debido alalargamiento de la tira ,.unzonada, los topes para el avance han deajustarse en posiciones distintas en la palanca acodada del lado de en.trada respecto a la del lado de salida.

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corte entre s y s. el punzón lateral tiende a deslizarse en ~ sentido de la flecha(figura 87 A) Y queda ligeramente asentado por la parte exterior. lo que. comomínimo. sígnifica que la arista de corte del punzón y la de la placa matriz sufriránun embotamiento prematuro. Esto puede evitarse con un guiado por la parteposterior, de acuerdo con la figura 87 B. puesto que. en este caso, la cara delpunzón que tiene tendencia a desplazarse hacia el exterior. se apoya contra laguía de la placa matriz. El acanalado del punzón lateral no debe establecer con-tacto con la tira que se introduce; ha de haber un juego mínimo d de 0,5 mm.Una solución algo más cara en cuanto a fabricación. pero ventajosa para acelerarel trabajo, consiste en hacer. en lugar de un corte liso, un corte con cantos salientes.muy redondeados. como se indica en la figura 87 C; según sea el tamaño delpunzón. la cota a mide de 2 a 5 mm, y para la cota e ha de tomarse un valorigual a la mitad de c. La ventaja de esta ejecución consiste en que se eliminatotalmente la posibilidad de formación del dentellado que entorpece el desplaza-miento sin problemas de la tira de chapa. y que sólo se consigue evitar en instala-ciones muy bien realizadas; además, no existe el peligro de que la operaria selastime los dedos. pudiendo coger la tira sin temor al realizar su introducción.No obstante, esta última modalidad de ejecución. C. presenta, al igual que lasanteriormente descritas, A y B, el inconveniente de que fosorecortes producidospor el punzón lateral, son fácilmente arrastrados hacia arriba en la carrera ascen-dente. Esto se evita con la ejecución D, en donde los cantos que antes eran redon-deados ahora se hacen agudos y dirigidos hacia el interior, con lo que se creaun efecto de sujeción sobre el recorte, impidiéndole que ascienda. Por otra parte,contrariamente a las ejecuciones B y C, en las cuales el punzón lateral y la guía dela parte posterior constituyen una sola pieza en la ejecución D se realizan en dospiezas separadas, lo que facilita el afilado del punzón lateral. A veces, al lado delpunzón lateral se coloca la pieza de tope en forma de regla móvil, tal como serepresenta a la derecha de la figura, en D; la ventaja que con ello se consigue esdiscutible. Generalmente se adaptan topes templados fijos en las zapatas de guía,según norma DIN 9863. Se recomienda disponer un tope adicional frente al punzónlateral, que pueda desplazarse en el sentido de paso de la tira. a fin de que, coneste tope, sea posible variar las distancias entre agujeros en la tira punzonada,pudiéndose leer tal ajuste en una escala indicadora dispuesta en la parte exteriorde la herramienta. Los topes de este tipo pueden desplazarse haciendo girar unhusillo por medio de un destornillador o de una llave.En la tabla 7, se han reunido distintas posibilidades para la limitación del avancede la cinta y de la tira de chapa. Los elementos citados de 1 a 5, y que se handescrito en las ejecuciones anteriormente presentadas, se refieren a un avance de latira a mano, mientras que las modalidades 6 y 7 se refieren a dispositivos de avancede funcionamiento autónomo. Con pocas excepciones, hoy en día todas las prensaspreparadas para punzonar y doblar están concebidas de forma que se les puedaadaptar dispositivos de avance automáticos, como los que funcionan medianterodillos y mediante pinzas representadas respectivamente, en forma esquemática.en las ejecuciones 6 y 7 de la tabla 7. Estos dispositivos pueden incorporarse tam-bién como un suplemento. En el caso en que el material a punzonar venga enforma de cinta, ésta se desenrolla de un torno y se conduce al dispositivo deavance de rodillos o de pinzas de la prensa, pasan~o, la mayoría de las veces, através de un aparato enderezador de la cinta. A la salida, la cinta residual se

Las matrices en que la tira avanza dentro de ellas resultan rentables en aquelloscasos en donde solamente se cuenta con prensas antiguas a las que se puedeadaptar un dispositivo de avance. Hoy en día existen mecanismos, que puedendisponerse ante la prensa, provistos de mando independíente de tipo neumático,oleohidráulico o electromagnético, cuyo ajuste de sincronismo con el avance real-mente requerido exige los correspondientes elementos de control. También puedehaber talleres en los que hace falta muy raramente un dispositivo de avance, de (forma que las pocas matrices que lo puedan necesitar, lo llevan ya incorporado.A continuación se describen brevemente algunas de estas matrices, que utilizan (

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18. AVANCE DE LA TIRA PUNZONADA A TRAVÉS DE LAS }.LURICES 83.(

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18, Avance de la tira punzonadaa través de las matrices

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84 A. DlRECfRICES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES CORTAlIo'TES

Fig. 88. Palanca impulsora unida a la colisa de la prensa.

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la parte de material sobrante de la tira perforada como punto de apoyo delelemento de empuje.La primera ejecución conocida, por cierto también descrita en la literatura ameri-cana (fig. 88), es relativamente sencilla. En la parte superior de la herramienta seadapta una palanca basculante que queda fijada en su posición de reposo medianteun resorte de fleje. La palanca posee una escotadura en a, que queda adaptadacontra la superficie inferior de la placa porta punzones, en-ía posición de partidadibujada a la izquierda. Al descender el pisón impulsor, o colisa, la punta deesta palanca :se introduce a través de una abertura punzonada de la cinta y sedesliza, basculando al mismo tiempo hacia fuera, sobre una superficie inclinada

Fig. 89. Palanca impulsora de la tira punzonada. accionada desde la colisa a través de untirante y una palanca acodada. .

descendente que tiene la placa matriz. De esta forma, la tira de chapa que seapoya por encima contra un rodillo se ve impulsada hacia adelante. El perfilposterior de la palanca basculante tiene que estar diseñado de forma tal que,aun cuando el punzón siga descendiendo durante la operación de punzonado, notenga lugar ningún desplazamiento de la tira, es decir, en cualquier caso, el avancede la misma tiene que haber finalizado antes de que el punzón empiece a cortar,aun cuando la colisa siga descendiendo. Esto presupone un perfil geométricoadecuado para esta palanca de arrastre conducid~ por la colisa de la prensa.La figura 89 muestra otra solución. En este caso, en la abertura punzonada se

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18. AVANCE DE LA TIRA PUNZONADA A TRAVÉS DE LAS MATRICES 85

introduce el extremo en forma de gancho de una palanca, cuyo otro extremo vaunido al armazón de la prensa a través de un resorte. La palanca de ganchopuede girar alrededor del brazo corto de una palanca acodada que está unidapor el codo a la parte inferior de la matriz mediante articulación, y cuyo brazosuperior, más largo, es conducido por la colisa de la prensa, a la que va unido através de un tirante de longitud regulable. De esta manera, al descender el pisónimpulsor, el gancho, que está bajo presión en virtud del resorte, se desliza hacia laderecha por encima de la parte de material sobrante de la tira de chapa, pero, encuanto se eleva la coJisa, este gancho agarra la tira y la atrae hacia la izquierda,desplazándola una longitud igual a la del paso de la tira, puesto que la palancaacodada es arrastrada por el tirante. Para este dispositivo se necesita una cinta(o tira) de espesor relativamente grande, al objeto de que la palanca tenga unagarre seguro; raramente puede aplicarse a chapas de espesor menor de 1 mm,siendo más adecuada, para este caso, una solución como la de la figura 88 o cornola de la figura 90.

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~Fig. 90. Palanca de arrastre de la tira punzonada presionada mediante resorte y accionadapor un punzón en forma de cuña.

La ejecución del dispositivo de avance de la tira según se representa en la figura 90,se basa en un patin movido por un punzón cuneiforme, que lleva adaptada unapalanca de arrastre basculantey presionadahacia abajo mediante un resorte defleje. Es condición indispensable que la parte más ancha del punzón cuneiformehaya alcanzado el agujero cilíndrico de guía del patín, o lo que es lo mismo, quela tira quede inmóvil, antes de que el punzón de corte empiece a punzonar.Al elevarse la colisa o pisón impulsor de la prensa hasta su punto más alto. tantoel punzón de corte como el punzón cuneiforme abandonan la parte inferior de lamatriz. Así, el resorte tensor situado debajo del patín hace desplazar a este haciala derecha, con lo que la palanca de arrastre presionada hacia abajo por el

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resorte de fleje. bascula de nuevo hacia arriba. De esta manera, tal como se haindicado para la ejecución de la figura 89. dicha palanca desliza por encima dela parte de material sobrante de la tira. antes de hacerla avanzar en el nuevociclo de trabajo. Para conseguir que la sujeción de la tira sea suficiente segura, lazona en donde se apoya la misma tiene un rebaje fresado. de manera que lapalanca de arrastre puede engancharse mejor a un agujero de aquella. La carreraen sentido horizontal de la palanca de arrastre debe ser algo mayor que el pasode avance t. Además, se recomienda incorporar un freno para la cinta, el cualse consigue de forma sencilla, en este caso. mediante un resorte de fleje ajustablepor medio de un tornillo de regulación situado a la derecha, encima de la zona detira que todavía no ha sido punzonada.Al diseñarse las soluciones representadas en las figuras 88, 89 y 90. ha de tenerseen cuenta que, debido a la necesidad de ahorro de material. las partes de materialsobrante que quedan en la tira de chapa han de ser lo más estrechas posibles, segúnse indica en la tabla 5. Debido a esto. no ofrecen ninguna resistencia a la flexión.siendo por este motivo necesario comprobar si las tiras se doblan o llegan a romoperse por la acción de estos dispositivos de arrastre. Si se doblan, pueden darlugar a inexactitudes en relación con el paso del avance; si se rompen. puedenllegar a producir averías en el dispositivo de avance posteriorde la cinta. Por tanto,prácticamente se trata más de dispositivos auxiliares que de soluciones perfectas;por ello, si es. posible, es mejor equipar las prensas con dispositivos de avance abase de rodillos o de pinzas. como se indicó en la tabla 7. ejecuciones 6 y 7. Y sedescribió en el apartado 17, a pesar de que, entonces, se originen costes bastanteelevados. Aún en el supuesto de que no aparecieran las irregularidades mencio-nadas, tampoco la exactitud del avance merecería gran confianza. El error delavance, en el mejor de los casos, es de :!::0.1 mm cuando se trata de tiras dematerial sobrante cortas y resistentes, como, por ejemplo. al realizar punzonadosredondos u ovales. Cuando se trate de tiras delgadas y largas. ha de contarse conerrores de avance notablemente mayores.

19. Utilización de. piezas normalizadas,especialmente de armazones con columnas de guía

Dentro de lo posible, deben utilizarse exclusivamente armazones con columnasde guía normalizados de acuerdo con las normas DIN que se relacionan al final deeste libro. En la mayor parte de los casos, los fabricantes de armazones normali-zados suministran al mismo tiempo dibujos realizados en papel apropiado j1arapoder sacar copías, en los cuales el diseñador de la herramienta puede esbozarlas piezas que desee adaptar como. por ejemplo, la placa matriz, el punzón, laplaca portapunzones y los elementos de fijación correspondientes, resortes, etc.Con la finalidad de poder obtener piezas distintas utilizando un mismo armazón.los fabricantes de armazones con columnas de guía construyen también armazonespara matrices y punzones intercambiables. como el de la figura 91. En estos sedisponen el punzón y la placa matriz o la estampa que hagan falta para la piezaque se desea obtener. En la figura 544 de H 4 serepresenta un armazón de estetipo provisto de dispositivo alimentador y dispositivo de seguridad. La figura 91

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Fig. 91. Armazón para matrices intercambiables, con columnas de guía dispuestas enlas esquinas.

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muestra un armazón sencillo. En la placa superior (1). se fija el muñón de sujeciónde la parte superior de la herramienta, que es intercambiable mediante dos tor-nillos y el fiador (2) correspondiente. En las esquinas de la placa de base (5) sedisponen las robustas columnas de guía (3) y las dos bridas de sujeción (4), parafijar la parte inferior de la herramienta, que también es intercambiable. En la ma-yoría de los casos, las columnas de los armazones se fabrican de acero de nitru-ración o de cementación y van rectificadas en toda su longitud. En caso de ajustede agujero único, el agujero de guía presentará una tolerancia H 7. Una vez medidoexactamente el diámetro real de] agujero (Bi) la columna (S) deben presentar unatolerancia en menos IT 5. de forma que S valdrá: S = Bi - IT 5. En caso deajuste de eje único, la columna puede terminarse con una tolerancia h 7, de maneraque. una vez determinada la medida real de la columna (Si). el agujero (B) será:B = Si + IT 5. Para preservar la intercambiabilidad. la sección inferior de lascolumnas deberá señalarse con la correspondiente diferencia respecto a la líneade cero.

Existen distintas formas de disponer y fijar las columnas. Se recomiendan cas-quiUos de guía. templados y rectificados, corno el representado en la figura 13,los cuales pueden unirse elásticamente con la parte superior de la herramienta.También ha dado buen resultado rellenar con resina sintética el espacio com-prendido entre e] casquillo de guía entrado en la columna y la placa portapunzones;en este caso, el casquillo y el agujero de la placa deben tener una acanaladuratorneada. y el primero debe presentar ranuras verticales, tal corno se indicó aldescribir el procedimiento de anclaje por colada en las matrices (véase la figura 52).Tambiénlas ejecucionescon fundicióngris sin ranura de engrasehan dado buenresultado en el servicio, pero entonces el número de carreras de la máquina nodebe superar al que corresponde a 80 revoluciones por minuto; en caso contrario.y en funcionamiento continuado, aparece un efecto de fresado. Son varios los tiposde fijación de las columnas. Así, por ejemplo, se conoce el tipo de sujeción en elque la columna presenta un ensanchamiento en forma de valona y ésta se fijamediante una placa situada encima y sujetada mediante tornillos de cabeza cilín-drica (fig. 92).

En este caso el pie de la columna entra con ajuste forzado medio en la placa d~base. Pero también puede introducirse en ésta con ajuste prensado la columna


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que haya sufrido un rectificado fino en toda su longitud. Por otra parte, la figura 5,en la que se muestran las modalidades de sujeción del vástago a la placa porta-punzones, se presta a diversas sugerencias para la fijación de las columnas. Así,por ejemplo, las columnas huecas puede!1 fijarse mediante espigas cónicas intro-ducidas por debajo, según la figura 5 B. Puede predecirse que las columnas huecastienen todavía un buen futuro, si se tiene en cuenta que el guiado es mucho mejoral aumentar el diámetro de la columna y que, aparte del peso que se ahorra, tambiénen su obtención y fabricación resultan más baratas que las columnas macizas.El espesor de sus paredes no debe ser excesivamente reducido, dado el peligro decontracción que existe al templarlas. Según las prescripciones DIN vigentes hastahoy, debe efectuarse una ranura semicircular en el pie de la columna. La placade base presenta un orificio cuyo diámetro es algo mayor hasta la altura de estaranura, a fin de hacer posible la inserción de 2 semianillos antes de introducir la)

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Fig. 92. Fijación de seguridad paralas columnas.

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columna en dicha placa. Las hojas de construcción 8, 11, 17, 19 y 22, Y otras,presentan ejemplos de este tipo de diseño. Esta propuesta, según la norma DIN9825, es ciertamente práctica, puesto que así las columnas pueden rectificarseuniformemente en toda su longitud, el taladrado de la placa de base hasta la alturade la ranura da poco trabajo y la obtención en serie de los dos anillos de seguridadno presenta ningún problema. De ello se desprende que debería darse prioridada la fijación por simple ajuste prensado. Si se desea una mayor seguridad, puedetornearse una ranura y poner lateralmente, como sujeción adicional, un prisioneroroscado que se corresponda con esta ranura, tal como se aprecia en la hoja deconstrucción 23.La fijación rígida de las columnas, de forma que sea difícil que lleguen a aflojarse,no ha demostrado ser de gran importancia en matrices grandes. La introduccióndel extremo al que se le ha dado una conicidad, en un agujero cuyas paredes pre-sentan una conicidad correspondiente con aquélla, resulta suficiente. En la figura 93puede verse, a la izquierda, una columna introducida, y a su lado, a la derecha,una columna con su manguito de guía cónico.Puede conseguirse un engrase tal que las columnas que, al desplazarse hacia arribay hacia abajo la parte superior del armazón, no se destruya la película de aceiteconseguida. La figura 9~ muestra una solución apropiada para ello. Las ranurasde engrase, conforme se indica a la derecha de esta figura, presentan una cuñade engrase; las dos ranuras de arriba presentan esta cuña a ambos lados, haciaarriba y hacia abajo. y la ranura inferior solamente hacia arriba, de modo quela película del aceite no pueda romperse entre ram¡ras consecutivas. En la ranurasuperior, se ha taladrado un agujero inclinado para la carga del producto delubricación, que se cierra con un prisionero roscado. Existen otros diseños más

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19. UTILIZACIÓN DE PIEZAS NORMALIZADAS 89

complicados, con guía de las columnas autolubricada, en los que un émbolo bajopresión de recorte, con un manguito de junta situado delante, comprime la grasaconsistente en la ranura de engrase.últimamente han aparecido armazones de columnas con guiado mediante bolas.sobre todo para prensas de trabajo rápido y en aquellos casos en los que se desea

Fig. 93. Columnas de guía con mangode fijación cónico (Weingarten).

Fig. 94. Lubricación de la columna deguía.

gran exactitud de ejecución del armazón. La figura 95 muestra la sección de unaguía por bolas. El casquillo de pared delgada que contiene las bolas, que en lamayoría de los casos es de latón Ms 70, lleva sendos agujeros en los sitios dondedeben asentarse aquellas, pero estos agujeros no atraviesan completamente la chapade latón, sino que tienen una profundidad tal que las bolas pueden quedar intro-ducidas en parte, pero no pueden pasar a través de eUos.Después, desde la parte

Fig. 95. Gui¡¡do medi¡¡nte c¡¡squillo conbolas. Fig. 96. Guiado mediante casquillo con

bolas pro\'isto de seguro de sujeción.

exterior. se cierran parcialmente los agujeros comprimiendo el material medianteentalladuras anulares en la periferia de los mismos o mediante varias entalladurasrcctilincas en forma de cuadrado. de tal manera que la bola queda asentada porambos lados en la pared del casquillo y no puede caer ni por la parte interior nipor la exterior. Si. según la figura 95, el diámetro de la bola es d" y el diámetrode la columna es dIo el diámetro interior del casquillo de rodadura será d" = d, +

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+ 2 do- 0.005 mm. Si faltan estos 0,005 mm. no quedará asegurado un guiadocorrecto. Las bolas han de disponerse en el casquillo perforado siguiendo depreferencia una línea helicoidal. Últimamente los casquillos perforados se hanhecho de poliamida (Nylon), y los casquillos colados en el cabezal del armazón,de metal sinterizado. Al tratar del guiado mediante bolas ha de distinguirse entredos casos, es decir, entre el caso en el que la parte superior de la matriz se salede la columna de guía durante una carrera de la colisa y el caso en que esto nosucede. El último caso, que especialmente en herramientas pequeñas está muygeneralizado, resulta más favorable que el caso en que la parte superior de lamatriz sale fuera de la guía. ya que entonces, para evitar que las bolas puedan caer.

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Fig. 97. Armazones con columnas de guía, provistos de accionamiento neumático ydispositivo para el avance de la cinta (Festo).

han de asegurarse los casquillos de las mismas mediante un soporte atornilladopor su parte inferior. tal como puede verse en la figura 96. Al adaptar estos casqui-llos de bolas, debe tenerse presente que su desplazamiento corresponde a la mitadde la carrera de la parte superior. Si esta parte superior no se sale de la columnade guía, será necesario procurar que los casquillos de bolas, cuando se alcance laposición más baja de la carrera. es decir. la posición en donde la herramientaefectúa su trabajo, tengan guiada la mayor parte posible de su longitud. Para evitarel desplazamiento del casquillo de bolas hacia abajo. se disponen debajo del mismoy alrededor de las columnas de guía. resortes helicoidales con poca fuerza depresión. Disponiendo debajo piezas elásticas para el ajuste (por ejemplo. de gomao de plástico). es posible situar los casquillos de bolas a la misma altura entreellos. antes de colocar la pieza superior. Cuando se dispone de un seguro de apoyocomo el de la figura 96, no es necesario adaptar los resortes ni las piezas elásticasde ajuste.También se emplean armazones de columnas de acción directa, sin necesidad deprensa. mediante la incorporación de elementos de accionamiento neumático.hidráulico o electromagnético. La figura 97 muestnt dos armazones de este tipo,que van equipados con cilindros neumáticos. En la ejecución del armazón de la

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19. UTILIZACIÓN DE PIEZAS NORMALIZADAS

izquierda. para aumentar la fuerza del portaútil se ha incorporado una palancaacodada. En estos casos, además de los armazones de columnas, también se accionaneumáticamente el avance de la cinta. Para el accionamiento hidráulico y elempuje con gran fuerza del porta útiles, en la mayor parte de los casos se aplicanunidades Hydroment. Los electroimanes pueden utilizarse sólo para carreras cortasy esfuerzos pequeños.

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B. Disposición constructiva de distintostipos de matrices cortantes

1. Matrices simples, sin guía(hoja de construcción1)

Los punzones cuyo diámetro no es sensiblemente mayor ni menor que el diámetrode su vástago de sujeción se fabrican con este vástago formando pieza única con elpunzón. El vástago de sujeción y el reborde situado en la colisa de la prensa nodeben templarse. En la ejecución en una sola pieza. debe realizarse una ranuraanular pequeña y plana en el pie del vástago de sujeción. para- garantizar un buenapoyo de la parte superior del punzón sobre la superficie de la colisa. En lospunzones grandes -un ejemplo de los cuales se da en la hoja de construcciónadjunta- resufta indicado realizar un vaciado en su cara de corte inferior, que-dando alrededor de la arista de corte una superficie anular de un ancho t de unos3 hasta 8 mm. La ejecución A muestra un punzón con reborde. y la ejecución B.uno sin él. En el primer caso, los costes de fabricación son menores. debido a queel tiempo de rectificado es también menor. pero. por otro lado. el montaje de laherramienta en la máquina resulta más laborioso.En la ejecución A. la altura h en la arista de corte del punzón se hace unos milí-metros mayor que la del elemento separador que aquí no se ha incluido. y que laprofundidad con que el punzón se introduce en la placa matriz. para evitar quela tira punzonada quede colgada del reborde al elevarse el punzón. Si se utilizan lasmismas matrices (pieza 2) con relativa frecuencia. se fijan a una placa de base(pieza 3). sin separarlas al realizar el rectificado. Si. por el contrario. se empleanun gran número de matrices y sólo durante un corto espacio de tiempo. en eltaller se preparan una. o bien, unas pocas placas de base con los denominadosanillos o reglas de fijación para los distintos tamaños de placa matriz. Si la placamatriz es cuadrangular. la regla de fijación (pieza 4) ha de apoyarse contra unaregla dibujada de trazos en la ejecución A de la hoja de construcción 1. o debecalzarse por debajo. En algunos casos se prefiere una fijac:ón mediante un anillorascado (pieza 5). tal como se representa en la ejecución B de la misma hoja deconstrucción. Los agujeros del anillo de fijación (pieza 4) sirven para la introduc-ción de la clavilla de una llave de clavijas.Las placas matrices se planean casi sin excepción. realizándose. sólo para cortesgrandes y para proteger la herramienta y la máquina. un planeado en forma detejado. Ha de tenerse en cuenta que, al troquelar piezas, el punzón debe presentaruna entalla $egún se indica en la figura 20 d y la placa matriz debe ser plana.mientras que, al recortar pIetinas redondas. la matriz tendrá forma de tejado (enla hoja de construcción 1 está dibujada de trazosf y el punzón estará rectificadoplano. El ángulo a no será mayor de 3°. De esta manera se obtienen todavía

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Fig.98

cortes circulares bastante exactos. Para obtener un contorno completamente exacto.no se recomienda. desde luego, . un rectificado inclinado.Este tipo de punzonado o troquelado sencillo es solamente indicado para máquinascon un guiado totalmente seguro del punzón. puesto que, de lo contrario. habrá decontarse no solamente con irregularidades en el corte, sino también con el dete-rioro de las aristas de corte del punzón y de la matriz. Las herramientas simplesde corte libre, sin guiado mediante columnas, se ven cada vez más a menudodesplazadas por las que llevan un armazón con columnas de guía, en las que laplaca matriz y los punzones son intercambiables. Estas herramientas (fig. 91)resultan más rentables. incluso con series pequeñas, que las de corte libre. enaquellos casos en donde debe extremarse el cuidado de la matriz y en donde sedesea acortar el tiempo de preparación de la misma. En herramientas guiadasmediante columnas con una matriz de corte libre incorporada, es decir, en donde,como en la matriz para realizar entalladuras representada en la figura 103. elperfil de corte se encuentra inmediatamente enfrente del punzón y en donde faltala placa-guía del punzón o la placa separadora, pueden adaptarse separadoresen las columnas de guía. Una realización simple y barata consiste en fijar a lascolumnas, mediante tornillos, trozos de fleje de acero enroscados alrededor de lasmismas. Los extremos finales de estos trozos de fleje rodean a las columnas yquedan comprimidos contra el punzón, de tal forma que los tlejes situados en laarista superior separan la chapa. Esto sólo puede aplicarse a chapas de espesorsuperior a 1 0101. puestoque, de otro modo, la banda de materiala punzonarsedeforma mucho, lo que dificulta su transporte.Las matrices simples de coste libre se aplican también para recortar material dedesperdicio. puesto que, en este caso, por tratarse de chapa con las más diversasformas, no ~s posible su introducción en el canal para la banda de chapa ni cnlrelas columnas de una herramienta. Para estos voluminosos recortes de chapa, que

Pos. Pieza Maleral Norma Observaciones

Punzón con vástagO}

Acero DIN 180 Arista de cortede sujeción de herramientas templada2 Placa matriz Véase tabla 30 templada3 Placa de base Acero St 33

4 Anillo de fijación Acero e 15 cementado5 Placa anular Acero St 42-2

94 B. DISPOSICIÓN CONSTRUCTIVA DE MATRICES CORTANTES

tienen la tendencia a levantarse desde la placa matriz. se han acreditado unostopes de sujeción electromagnéticos. los cuales fijan la chapa de acero contra laplaca matriz y la vuelven a dejar libre mediante una palanca accionada con el pie;sobre estos topes de sujeción se informa más detaIladamente en el capítulo 1.apartado 1. párrafo k. La figura 99 muestra la parte inferior de una matriz fijadasobre la mesa t de la prensa. La placa de base b tiene fijado en su centro el anillode corte e y los topes de sujeción a graduables en cuanto a la altura de su posición.Los recortes que caen a través de la abertura de la placa llegan al vertedero d.

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Fig. 99. Topes de sujeción imantados dispuestos en el contorno de una matriz cortante.

desde donde caen en una caja o un dispositivo de 'apilado. Los topes de sujeción aestán prolongados por su parte inferior mediante pernos que van unidos entre sípor medio de la traviesa e. y que pueden ser desplazados hacia abajo medianlecable de acero o palanca. venciendo la presión de los resortes f. El tope de suje-ción a de la derecha está en su posición de descanso o de a punto para su funcio-namiento; el de la izquierda está en su posición de retroceso. es decir. dejandolibre la chapa que en este dibujo no se ha representado. En el contorno puedenrepartirse más de dos topes de sujeción. La herramienta superior, no representadaaquí. consiste en un punzón y una placa separadora provista de resorte de com-presión que la rodea. tal como la que se representa en la hoja de construcción 2.

2. Matrices compuestas, sin guía(hoja de construcción 2)

Para la fabricación de series reducidas de grandes piezas donde se han de realizaragujeros pequeños. en lugar de grandes matrices en un solo bloque. suelen utilizarsematrices divididas en pequeñas unidades independientes. que pueden intercam.biarse cómodamente y cuya posibilidad de utilización está siempre asegurada.Ya en el apartado 13 del capítulo A. se informó acerca de las unidades empleadaspara efectuar agujeros periféricos. Pero en aquello~ casos en donde los agujerosno han de realizarse en la periferia. sino en la parte central. y en donde los brazos

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2. MATRICES COMPUESTAS. SIN GUÍA

de la herramientano tienen suficientealcance.en lugar de adaptar bloquesbajola prensa. los cuales comprenden conjuntamente el punzón y la matriz. se adaptanlas dos unidades por separado. montadas en la parte superior y la parte inferior.respectivamente. La hoja de construcción 2 muestra un dibujo en sección del dispo-sitivo para efectuar agujeros con grandes herramientas. el cual se ve a menudo enlos talleres de troquelado y punzonado americanos. Los casquillos de corte y lospunzones pueden colocarse. sobre la mesa de la prensa los primeros. y en lasuperficie inferior del pisón impulsor o colisa los segundos. adoptando. tanto paraunos como para otros. la distribución que se desee. En la figura 100'pueden verse

Fig. 100. Ajuste de matrices del tipo representado en la hoja de construcción 2.

varias herramientas de este tipo fijadas una al lado de la otra y adaptadas pararealizar agujeros en los refuerzos de un larguero atirantado. herramientas quecorresponden al dibujo de la figura 101.La parte superior (pieza 1). con el punzón(pieza 4) y la placa de sujeción de la chapa provista de resortes (pieza 11). debeestar exactamente alineada con los casquillos de corte (pieza 3) de la parte inferior(pieza 2); la figura 100 muestra una operaria realizando esta alineación. Los resor.tes (pieza 10) rodean concéntricamente al punzón o -como se ve en la hoja deconstrucción 2- a los tornillos distanciadores (pieza 9). La placa portapunzones(pieza 7) va fijada. mediante tornillos aveIlanados (pieza 8). a la regla de fijacióncon agujero coliso (pieza 1). mientras que la base de los casquillos de corte (pieza 5)va soldada a otra de estas reglas (pieza 2). Los discos de recorte caen hacia abajoa través de los canales para el desperdicio dispuestos oblicuamente en el zócalo;esto permite una fácil conducción del desperdicio de punzonado. y no exige ningunaabertura en la mesa o en la placa superior. Dado que es difícil sacar los casquillosde corte a través del canal de salida de desperdicios inclinado. se recomiendataladrar otro agujero vertical (fig. 101) que atraviese el zócalo. roscándolo interior-

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Sf Matriz simple fijada sobre una reglacon agujero coJiso Hoja de construcción 2

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mente para que pueda atornillarse a él un pasador roscado que sirve de cierre(pieza 6). Este pasador tiene el extremo redondeado, para que no quede atrapadoningún disco del desperdicio, lo cua.l podría entorpecer la salida de los mismos.Puesto que, tanto la mesa de la prensa como la superficie inferior de la colisa,presentan ranuras en T, en las que pueden deslizarse tornillos hacia uno y otrolado. este tipo de herramientas son de fácil adaptación. Para evitar que, duranteel ajuste, las matrices sufran daños, estas pueden disponerse como se indica en lafigura 102. de forma que sean de fácil extracción. Para conseguir la fijación delpunzón y de los casquillos de corte se aplican pasadores rascados dispuestos enposición inclinada. Para efectuar el ajuste de las matrices se quitan el casquillode la parte inferior a y el punzón de la parte superior b, y, en su lugar, se montael perno de centrado, que tiene la forma rep~sentada a la izquierda de laligura 102. cuyo diámetro inferior D coincide con el del casquillo de la matriz, y el

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Fig. 102. Unidad para punzonar con pernos-tope de ajuste.

superior d, con el del vástago del punzón. El perno de centrado sirve al mismotiempo como tope para el ajuste de la posición del punto muerto inferior de laprensa. En lugar de sujetar mediante tornillos este tipo de elementos para realiza-ción de agujeros. a veces se disponen simplemente sobre placas de sujeción electro-magnéticas, fijadas sobre la mesa y bajo la colisa o pisón impulsor de la prensa.

3. Matriz universal para entalladurasguiada mediante columnas(hoja de construcción 3)

La hoja de construcción3 muestrauna matrizuniversalmuy práctica.Esta herra-mienta de corte rectangular va incorporada a un armazón guiado mediante colum-nas, las cuales están dispuestas en la parte posterior (lig. 103).Está especialmenteindicada en los casos en donde ha de realizarse entalladuras en piezas que ocupanmucho espacio o hendiduras en chapas grandes. Ajustando de forma convenientelas reglas de posicionado desplazables (pieza 9), pueden realizarse con estamatriz las más diversas entalladuras. hendiduras en ángulo recto u obtuso, cte.,lo que hace innecesaria la fabricación de herramientas especiales. El punzón(pieza 5) va provisto de una guia posterior H ancha y penetrante, la cual permiteel guiado periférico en la placa matriz (pieza 6), antes de que el material quederecortado. Con ello se evita el asentamientodel punzón, así como cualquierdesplazamiento o empuje lateral sobre el mismo. Esto es importante. puesto que,en las matrices que trabajan unilateralmente, el punzón tiene tendencia a apartarsey desplazarse, circunstancia que ya fue pue,ta de relieve al describir los punzoneslaterales en A. 17, figura 87 B. Por esto es ventajoso diseñar el punzón (pieza 5)con una zapata posterior para conseguir el mayor apoyo posible. Con un utilajede este tipo pueden cortarse también chapas de gran espesor. La pieza para el apoyodel material (pieza 8). hecha de plancha de acero moldeado, va fijada a la placamatriz (pieza 6). La fijación se realiza a través de pequeños ángulos (pi.:za 7), queestán fuertemente unidos a la pieza de apoyo (pieza 8). Los ángulos tien.:n aguj.:ros

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Pieza Material Norma Observaciones

Regla de fijación con agujero Acero St 37coliso para montaje en lacara inferior del pisón de la

ErensaI mismo tipo de regla para Acero St 37montaje en la mesa de laprensa

templadoCasquillo de corte

}Acero DIN 9845de herramientas templado

Punzón Véase la tabla 30 DIN 9861Zócalo del casquillo de corte Acero St 37 soldado a 2Prisionero roscado Acero 5 S DIN 417Placa ortapunzón Acero MSt 22.3Tornil o de cabeza avellanada Acero 5 S DIN 87Tornillo de cabeza cilíndrica Acero 5 S DIN 84Resorte de presión Acero DIN 2099

de resortesPlaca de sujeción de la chapa Acero St 50

98 B. DISPOSICiÓN CONSTRUCTIVA DE MATRICES CORTA:-..ES 4. l.l-\TRIZ PROGRESIVA CON PLACA GUÍA-PUNZONES 99

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Sfs Matriz universal para realizar entalladuras Hoja de construcción 34. Matriz progresiva con placa guía-punzones

(hoja de construcción 4)

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Cuando se precisa una gran exactitud, la obtención de piezas provistas de agujerosse efectúa en matrices compuestas: de otro modo. basta con utilizar las llamadasmatrices progresivas que tienen un punzón perforador y una matriz troqueladora,con columnas de guía o con placa guía-punzones y prepunzonador. El último tipode diseño suele ser. aunque no siempre, el más barato. Actualmente, la placa guía-punzones tiene una importancia menor que los armazones de columna. La exac-titud del corte depende del espesor de la chapa, de la ejecución de los topes y. final-mente, de la destreza y del cuidado del operario. Las tiras de hojalata o de chapamuy delgada. es decir, las que tienen un espesor menor de 0.2 mm. y también lacartulina y el papel de estaño, presentan mayores inexactitudes, al punzonarse con

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Fig. 103 Fig. 104

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Ejecución A Ejecución 13

Fig. 105l2345

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Parte superiorVástago d~ sujeciónPlaca de baseColumnaPulmón

Placa matrizAngulaPlancha de apoyo

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Fundición GG 25Acero St 42 KGFundición GG 25Acero C 15Acerode herramientasVéase la tabla 30Acero St 42.2Plancha de aceromoldeadoAcero St 42.2

DIN 9822DlN 9859DlN 9822DlN 9825 cementada

templado

templada

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colisos. de tal forma que. no solamente pueden desplazarse las reglas de tope. sinotambién toda la picza de apoyo. Para efectuar el rápido desplazamiento de lasrcglas de tope (pieza 9) sobre la pieza de apoyo del material (pieza 8) son muyindicadas las tuercas de palomilla.Las piezas A y B de la figura 104. representadas al lado de la matriz, muestranlas múltiples posibilidades de aplicación de una herramienta universal de este tipo.Las partes rayadas indican las entalladuras realizadas en la pieza original rectan-gular. En lá vistacn plantade la hojade construcción(fig.103).se indica,tambiénmediante rayado. la posición de una entalladura rectangular a efectuar en unaesquina de una pieza dispuesta en la matriz.

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Pos. Pieza Material Norma Observaciones

1 Punzón de troquelar Acero DIN 9861 templadode herramientas

2 Manguito protector Acero St 50-23 Clavija de apoyo del punzón Acero St 50-2 DIN74 Punzón de recortar Acero

de herramientas5 Placa matriz

Ejecución A Acero MSt 52.3 DIN 9867 templadoEjecución B Acerode herramientas

6 Casquillo insertado en la Véase la tabla 30 DIN 9845matriz

7 Placa portapunzones Acero MSt 52.3 DIN 98678 Contraplaca Acero MSt 42.2 DIN 9866

(9) Placa sufridera Plancha de Sóloacero moldeado para presionesbonificado de punzonado

elevadaslO Vástago de sujeción Acero St 42 KG DIN 810/985911 Placa de base Acero S t 33 DIN 986712 Placa intermedia Acero St 4213 Placa guíapunzones Acero S t 52.3 DIN 986714 Perno de retención Acero St 50 KG15 Chapa protectora Acero St 33

100 B. DISPOSICiÓN CONSTRUCTIVA DE MATRICES CORTANTES

este tipo de matriz, que el material de mayor espesor, siendo a menudo el desper-dicio, en láminas de hojalata o de metal delgadas. de un 10% con una toleranciade + 0,5 mm para la distancia de los agujeros prepunzonados al contorno de corte.es por ello que. para material delgado. sólo deberían utilizarse matrices progresivasque llevaran adaptada una placa de sujeción mediante presión por resorte. ymatrices compuestas (véase la hoja de construcción 19). La disposición de lasclavijas de retención se aprecia en la figura 82 y se describe en la tabla 7; dependede la repartición de la tira punzonada. Dignas de mención son las modalidadesde construcción de los punzones delgados. En la ejecución A de la hoja de cons-trucción4, el manguitoprotectorse monta como un punzóny, a su alrededor,secoloca el propio punzón, el cual, para su fijación en la placa portapunzones, tienesu extremo superior recalcado como si se tratara de un remache. El punzón sobre-sale del manguito protector unos 7 mm. En la ejecución B, que muestra otro tipode manguito protector. el punzón (pieza 1) se ha realizado más corto y se ha intro-ducido en la parte inferior del manguito protector (pieza 2); el espacio huecorestante en el interior de este manguito queda ocupado por una clavija (pieza 3).La primera ejecución A suele preferirse porque el punzón va guiado en una mayorlongitud dentro del manguito protector. En general, resulta mejor la ejecución sinmanguito protector indicada en la figura 27 a. Según la norma AWF 5105, los man-guitos protectores deben emplearse sólo en aquellos casos en donde el diámetro delpunzón es mayor que 1.5 veces el espesor del material.

Fig. 106. Adaptación de topes limitadores para proteger punzones delgados.

Los punzones delgados, que pueden romperse con facilidad, van en su mayoríaguiados mediante una placa sobre la que ejercen presión unos resortes. Las figu-ras 100 y 101 muestran ejemplos de aplicación de este tipo de solución. Los tor-nillos sostenidos por resortes que les abrazan no suelen ofrecer, aplicados en estecaso, seguridad suficiente para absorber los esfuerzos laterales. Para aumentar laseguridad contra la rotura del punzón. deben adaptarse, en la parte exterior aaquella donde van montados los resortes helicoidales, tal como se aprecia en lafigura 106 a la izquierda, topes de limitaciÓn robustos, constituidos por pernoscon casquillo desplazable. La disposición separada. de elementos de .tope y de

resortes de presión puede también recomendarse ,.para las matrices compuestas,

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5. ~IATRIZ CON TOPE AUXILIAR L\TERAL Y TOPE BASCULANTE 101

puesto que, en el sistema más generalizado actualmente, de utilizar tornillos detope apoyados sobre resortes helicoidales que les abrazan. existe el peligro deque los tornillos se aflojen. dado que el resorte tiene tendencia a aumentar la dis-tancia entre la cabeza del tornillo y el punto donde éste está atornillado.Además, también se ha acreditado un refuerzo de los punzones de pequeño diá-metro, él se obtiene mediante un tubo moldeado con resina sintética en unióncon una guía del punzón también moldeada con la misma resina. Otra posibilidad,para muchos punzones delgados. consiste en establecer un refuerzo a ambos ladosmediante zapatas de guía fijadas por apriete. Cuando se dispone un punzóndelg~do al lado de otro mayor. a menudo es conveniente efectuar un rebaje deldiámetro de éste y dejarlo a un tamaño tal que sirva al mismo tiempo de portaútilpara el punzón delgado.Si en la placa matriz solamente hay agujeros muy pequeños, puede utilizarse unacero al carbono sin templar St 42-2, o bien, St 50-2, siendo los casquillos decorte (pieza 6) de acero fino revenido. Esto se recomienda porque los punzonespequeños exigen de la placa matriz solicitaciones superficiales específicas muchomayores que los punzones grandes. Sin embargo, no resultaría rentable, puesto que,debido al desgaste prematuro de los agujeros pequeños, debería realizarse la placamatriz con acero de una calidad especial, o bien, si se utiliza un material de menorcalidad, deberá sustituirse la placa después de un breve espacio de tiempo.De ahí que la regla general sea que, en matrices de uso muy frecuente, cuyopunzón en algunos casos presenta un diámetro menor que el espesor de la chapaa punzonar, se adapten casquillos de corte de acero de alta calidad, los cuales seempotran en la placa mediante ajuste prensado.Cuando los agujeros prepunzonados son mayores. se disponen clavijas de centradoen los punzones de recortar -denominadas clavijas de sujeción o clavijas deajuste- como las descritas en la tabla 7 -1 Y 2- de A. 17, a1canzándose conello una exactitud mucho mayor. De cualquier modo, estas clavijas de centradosolamente deben utilizarse en aquellos casos en que el agujero prepunzonado seamayor que 3 mm. La longitud de clavija de centrado que sobre sale debe sercomo mínimo de 4 mm, no debiendo en caso alguno sobrepasar de los 12 mm.Esta clavija no debe introducirse en el punzón por su parte inferior, puesto quedebería hacerse un agujero ciego en el mismo, con lo cual éste se rompe fácilmenteal templarIo y, además, es imposible efectuar un rectificado posterior del punzónsin sacar dicha clavija, lo cual es difícil.Por todo ello, es preferibleadaptar unaclavija que atraviese el punzón de arriba a abajo y que pueda sacarse fácilmente.

5. Matriz con tope auxiliar lateral y tope basculante(hoja de construcción 5)

La hoja de construcción siguiente presenta una matriz parecida a la de la hojade construcción 4, sólo que, en el caso presente, en lugar de una clavija de retención,se prevé un tope basculante, con lo cual la placa portapunzones se ha prolongadohacia atrás, es decir. hacia el montante de la máquina, y lleva adaptado un pernode tope (pieza 12), consistenie, en este caso. en una varilla roscada provista de dostuercas hexagonales Dara poder variar la longitud útil de la misma. Al descender,

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parte 1

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