Diseño de una prensa punzonadora de 100 T.M. con accionamiento electroneumático para la perforación de planchas de 1/4'' x4'x 8' (Tipo: Bastidor abierto)

Abstract

El presente trabajo consiste en el diseño de una prensa mecánica pon eje excéntrico provista de un embrague no de fricción accionado electro neumáticamente. Esta máquina será utilizada en el punzonado de planchas de acero comercial principalmente, pero se ha previsto en el diseño su uso a plena capacidad para planchas de acero inoxidable, aluminio, cobre, bronce y otros. El tamaño de las planchas a perforar es la que define la profundidad de la "garganta" del bastidor y finalmente las dimensiones generales de éste. Esta prensa será diseñada para una fuerza nominal de punzonado de cien toneladas métricas un espesor nominal de plancha de 6.35 milímetros y una cadencia de aproximadamente 80 golpes por minuto. El presente estudio no incluye el diseño de la mesa de sujeción y alimentación de las planchas a punzonar pues no forma parte de la máquina en sí. Pero se puede decir de ésta que está provista de un movimiento longitudinal y otro transversal a la prensa, movimientos que pueden ser realizados manual, hidráulica y/o neumáticamente. Mediante estos dos Últimos sistemas puede lograrse la automatización de los movimientos por la acción de una leva fijada en un extremo del eje excéntrico sobre un contactor eléctrico de rodillo oscilante solidario al bastidor. Ahora bien, la prensa punzonadora consta básicamente de un motor eléctrico de accionamiento, de un sistema de transmisión reductor de velocidad mediante el cual se logra la cadencia requerida en el eje excéntrico. En el lado de mayores revoluciones del sistema de transmisión se tiene un órgano acumulador de energía que es el volante. Por otro lado, el giro del eje excéntrico origina a través de una biela un movimiento rectilíneo alternativo de la corredera, la cual se desliza entre cuatro paredes paralelas dos a dos; en el extremo inferior de esta corredera se coloca el porta punzones. Es sabido por los diseñadores y fabricantes de prensas que para potencias mayores de 80 T.M. el uso del volante directo al eje excéntrico es en general inadecuado por las exageradas dimensiones que se obtienen en el volante. Es por esta razón que se usa la disposición mencionada en el párrafo anterior. El sistema de transmisión está compuesto por un par de poleas en "V" (lado del motor) y un par de engranajes rectos (lado del eje excéntrico). Del par de poleas, la más grande aparte de su función habitual es en este caso el volante del motor; y se usan fajas en "V" por su gran capacidad de transmisión y su elasticidad para absorber las fluctuaciones del volante sin sobrecargar demasiado al motor de accionamiento. Por otro lado, el par de engranajes se usa en el lado donde se necesita un gran momento torsor y éstos presentan la ventaja de una mayor compactibilidad frente a otras transmisiones con lo cual aparte de evitar interferencias con otros elementos fijados al bastidor se mejora notablemente la estética de la máquina. El eje de transmisión o intermedio lleva en un lado el sistema embrague-freno de fricción y en el otro el piñón del engranaje; este eje es de acero al carbono templado y revenido con un acabado superficial de rectificado para los asientos de rodajes y radios de enlace, y torneado de acabado para las demás superficies. Este eje está soportado por dos rodamientos: uno de dos hileras de rodillos a rótula en el lado del piñón para absorber las deformaciones angulares por flexión del- eje bajo carga; y otro de una hilera de rodillos cilíndricos para brindar facilidad en el montaje del eje intermedio en el bastidor de la prensa. Respecto a la decisión de usar un embrague freno de fricción accionado electro neumáticamente se puede decir: primero, que dada la posibilidad de regular la presión del aire de accionamiento y por lo tanto la presión sobre los discos del embrague, se podrá obtener mediante esta regulación el torque de seguridad adecuado entendiéndose por este la suma del torque necesario para funcionar a su capacidad nominal más un torque de sobrecarga adecuado y soportable eventualmente más allá del cual los discos de fricción deslizarán actuando así como un dispositivo de seguridad; segundo, este tipo de embrague presenta la ventaja sobre otros embragues usados corrientemente en prensas, de poder ser detenidos en cualquier punto de la carrera de acercamiento dando así una nueva posibilidad de evitar accidentes a personas y deterioros a la máquina; tercero, el uso de un embrague-freno en lugar de un embrague y freno separados presenta una ventaja para el primero que en caso de falta de aire comprimido el frenado se obtiene automáticamente, y por Último, el accionamiento electroneumático ofrece la posibilidad de una automatización y sincronización completa de las operaciones de la máquina. Prácticamente, su única desventaja es su mayor costo. En cuanto al sistema biela-manivela se presenta en este trabajo un mecanismo poco usado en nuestro medio y que presenta ventajas tales como compactibilidad. rigidez y gran longitud de guiado aprovechable, necesario para un trabajo satisfactorio de los punzones. Por otro lado, este mecanismo ofrece ventajas en el montaje para el tipo de bastidor elegido. La desventaja es que la biela no puede ser regulada para diferentes alturas de cierre entre matrices que se logra con el tornillo de regulación en los mecanismos convencionales, mas no es grave esta desventaja en las punzonadoras pues las diferencias en el espesor de las planchas, que es pequeña, puede ser resuelto por simples disposiciones en la fabricación de las matrices, por enlainamiento del portapunzones o si se desea por el uso de un sistema de regulación por cuñas deslizantes en la base porta matriz. Además, de los elementos mencionados se ha previsto el uso de un cilindro neumático equilibrador del carro porta- punzones con el fin de disminuir las cargas de impacto en los engranajes y en el mecanismo biela-manivela. Esto es logrado pues el mencionado cilindro elimina los juegos originados en las piezas por acción del desgaste y tolerancias dimensionales de fabricación. Así pues, se logró un trabajo menos severo de los órganos de prensa. Por último, mencionaré el bastidor o cuerpo de la prensa en el cual están colocados todos los elementos citados anteriormente. Este ha sido diseñado para fabricarse completamente de planchas de acero soldado, lo cual era necesario por su menor peso y costo para cumplir con los requisitos de resistencia y rigidez en una producción a pequeña o mediana escala.