Un dispositivo como una pinza de sujeción es un tipo de mecanismo de sujeción que se utiliza para asegurar una herramienta de corte que gira a alta velocidad. A diferencia de los mandriles de cambio rápido, los mandriles de pinza no requieren el uso de dispositivos adicionales como tornillos, pasadores o elementos de bloqueo, por lo que a menudo se les llama dispositivos de autosujeción.

Los elementos de sujeción tipo pinza están equipados con mandriles para torno, en los que se fijan las piezas durante el procesamiento. Dichos mandriles, dependiendo de los parámetros geométricos de la pieza de trabajo que se está procesando, pueden diferir tanto en sus dimensiones como en la forma de los elementos de sujeción. Las más comunes de todas las que se utilizan en la actualidad son las abrazaderas de pinza del tipo ER.

Variedades principales

Para completar las modernas máquinas para trabajar metales (tornos, fresadoras y taladradoras), se utilizan mandriles autocentrantes, equipados con dos, tres o cuatro mordazas. Los elementos de sujeción de estos mandriles se pueden accionar manualmente o mediante un accionamiento mecánico. Si hablamos de las áreas de aplicación de tales mecanismos de sujeción, entonces los mandriles de dos mordazas se utilizan principalmente para fijar piezas fundidas perfiladas durante su procesamiento y, con la ayuda de mecanismos de sujeción de tres mordazas, se puede lograr una fijación confiable de piezas de trabajo y mangos de herramientas redondos. Se garantizan formas cónicas y hexagonales. Los mecanismos de sujeción equipados con cuatro mordazas se utilizan en los casos en que el procesamiento requiere la fijación de una pieza de trabajo asimétrica o una pieza rectangular.

En general, todos los mecanismos para fijar una herramienta o pieza de trabajo durante el procesamiento se dividen en las siguientes categorías:

• dispositivos tipo pinza;
• dispositivos de palanca;
• dispositivos de tipo de sujeción rápida (BZP);
• dispositivos de sujeción de cuñas;
• mandriles hidráulicos;
• abrazaderas de membrana;
• cartuchos térmicos;
• Dispositivos de sujeción de dos, tres y cuatro mandíbulas.

Se necesitan mandriles de sujeción automática, que utilizan un mecanismo de pinza, para equipar máquinas tanto especializadas como universales. La ventaja de utilizar mandriles de este tipo es que su diseño proporciona suficiente fuerza de sujeción incluso con un valor de par pequeño, lo que no se puede decir de dispositivos similares de otros tipos. Al elegir un portabrocas, se debe prestar atención al hecho de que los elementos principales de su diseño están hechos de acero endurecido. En este caso, puede durar mucho más.

¿Cómo funciona el mecanismo de sujeción de la pinza?

Un mandril de fresado o torneado, cuya base es una pinza de sujeción, funciona según el siguiente principio:

• Una tuerca autoajustable, que se aprieta, crea presión en el extremo del mecanismo de pinza.
• Bajo la influencia de la presión, la pinza se mueve hacia un orificio en forma de cono, lo que provoca la compresión de los pétalos que forman su parte de trabajo.
• Al contraerse, las hojas de la pinza fijan de forma segura el vástago de la herramienta o la pieza de trabajo.

En consecuencia, para retirar una herramienta o pieza de trabajo de dicho mandril, es necesario aflojar la tuerca autoblocante, reduciendo la presión que ejerce sobre la pinza.

La gran ventaja de los portapinzas para fresadora (o equipo de torneado), en comparación con dispositivos similares de otros tipos, es que la herramienta o pieza de trabajo que se fija en ellos está perfectamente centrada, lo que garantiza un descentramiento radial mínimo. Además, para utilizar un mandril de fresado o de torno de tipo pinza, no es necesario utilizar llaves especiales, que, por regla general, se pierden a menudo.

Los mandriles de pinza se pueden utilizar para sujetar piezas cuya configuración de sección transversal no coincide con la forma de su orificio de entrada. Para fijar dicha pieza en el portapinzas, se utilizan cartuchos especiales, suministrados con el dispositivo.

Caracteristicas de diseño

Los principales elementos de diseño de cualquier portabrocas son la tuerca de sujeción y el mecanismo de sujeción de la pinza, que puede ser retráctil, retráctil o estacionario. Dependiendo de su finalidad, los mecanismos de pinza pueden ser de sujeción o de alimentación. También se utilizan mecanismos tipo pinza para fijar piezas de trabajo a lo largo de la superficie de su orificio interno. Esta fijación se garantiza mediante un dispositivo especial: un mandril de pinza. Además de fijar las piezas durante el procesamiento, se puede utilizar un mandril de pinza para fijarle cortadores tipo accesorio.

Los mecanismos de pinza de alimentación se utilizan en los casos en que la pieza fijada en ellos durante el procesamiento debe retirarse periódicamente del dispositivo de sujeción. El diseño de dicho collar consta de un casquillo de acero, en cuya superficie lateral se hacen tres cortes que forman pétalos de sujeción de resorte, así como un tubo a través de cuyo orificio interior se introduce la pieza de trabajo en la zona de procesamiento. Antes de utilizar dicho mecanismo, el manguito de la pinza se atornilla en un orificio roscado en el tubo y el extremo de la pieza de trabajo se pasa entre las cuchillas del mecanismo de sujeción. Una varilla especial impulsada por una leva o mecanismo hidromecánico es responsable de introducir la pieza de trabajo en la zona de procesamiento.

La pinza de sujeción, que también está realizada en forma de manguito con pétalos de resorte, proporciona únicamente la fijación de la pieza de trabajo, sin introducirla en la zona de procesamiento. Dependiendo del diámetro del vástago de la herramienta o de la pieza a procesar, que se fijan mediante un mecanismo de pinza, el número de pétalos puede variar. Así, para fijar herramientas y piezas de trabajo con un diámetro de no más de 3 mm, se utilizan pinzas de tres lóbulos, con un diámetro de 3 a 80 mm - pinzas de cuatro lóbulos, y con un diámetro de más de 80 mm - seis- pinzas de lóbulo.

Para fijar herramientas y piezas de trabajo del diámetro más pequeño, se necesitan pinzas de sujeción divididas, cuyo diseño contiene resortes especiales responsables de abrir las mordazas. Las pinzas de este tipo pueden equiparse adicionalmente con insertos seleccionados en función del diámetro de la herramienta o pieza de trabajo.

Los mandriles de pinza, cuyo diseño se complementa con otra tuerca, se pueden utilizar para fijar herramientas de pequeño diámetro con un vástago en forma de cono Morse. La desventaja de este tipo de pinza es que para herramientas de diferentes diámetros es necesario utilizar un mecanismo de sujeción independiente.

El torneado de piezas de trabajo de pequeño diámetro, realizado en máquinas de tipo longitudinal, también se puede realizar utilizando mecanismos de sujeción de pinza. Los portapinzas utilizados en estos casos difieren en su diseño de los modelos convencionales.

Lo primero a lo que debes prestar atención al elegir un mandril tipo pinza es cómo se fija el dispositivo al eje del equipo que estás utilizando. Puede haber dos opciones para dicha fijación: usar un adaptador especial o atornillar el mandril al extremo roscado del husillo. Si se va a conectar un mandril de torno o fresado tipo pinza al husillo de la máquina mediante una brida o un cono Morse, primero debe averiguar sus parámetros exactos (diámetro de la correa y parámetros del cono).

Como se mencionó anteriormente, dependiendo del diámetro del vástago de la herramienta o de la pieza a procesar, se selecciona el número de elementos de sujeción con los que está equipada la pinza. Además, debe prestar atención al material del que están hechos dichos elementos: cuanto más duro sea, más tiempo le durará el cartucho.

3. Pinzas para alimentar y sujetar la barra.

En los tornos automáticos, la extensión (avance) y la sujeción de la barra se realizan mediante un mecanismo cuyos eslabones esenciales son las pinzas de alimentación y sujeción.

Higo. 91. Pinza para extender la varilla.

La pinza de alimentación es un manguito dividido, cuyas mordazas estaban comprimidas durante el tratamiento térmico (Fig. 91). La elasticidad de sus mordazas debe asegurar la sujeción de la varilla con una fuerza suficiente para moverla en dirección axial cuando la pinza de sujeción está abierta. Al mismo tiempo, la fuerza elástica de las mordazas de la pinza de alimentación no debe ser demasiado grande, ya que la pinza de alimentación debe deslizarse a lo largo de la barra, moviéndose a su posición original, mientras la barra está sujeta por la pinza de sujeción.

La pinza de alimentación y el tubo de alimentación tienen una conexión roscada. Cuando la barra está sujeta por el collar de sujeción, el collar de alimentación, moviéndose hacia atrás, se desliza a su posición original. Antes de alimentar, el collar de sujeción libera la barra y el collar de alimentación avanza con ella, sujetándola con la fuerza de precarga del collar.

Recientemente se están utilizando pinzas de alimentación con insertos reemplazables, que aseguran su uso más racional, ya que permiten utilizar la misma pinza para alimentar barras de diferentes diámetros y perfiles.

Debido a las condiciones de funcionamiento, las pinzas de alimentación deben tener una alta resistencia al desgaste, por lo que normalmente están fabricadas de acero cementado o de acero con un alto contenido de elementos de aleación.

La sujeción automática de una barra en los tornos automáticos se realiza mediante una pinza de sujeción colocada en el extremo frontal del husillo.

Higo. 92. Collar para asegurar la varilla.: a - con un diámetro de hasta 5 mm; b - con un diámetro de 6 a 36 mm.

Existir varios diseños pinzas de sujeción y, en consecuencia, métodos de sujeción. En las máquinas automáticas giratorias se utilizaban pinzas con cono inverso (Fig. 92). Este tipo de sujeción de la varilla proporciona una mayor rigidez, ya que la fuerza de corte axial aumenta la fuerza de sujeción de la varilla por la pinza.

La pinza puede apoyarse con su parte delantera contra el husillo de la máquina (Fig. 22, c). En este caso, para sujetar la varilla a la pinza, se encuentra un manguito al que se debe aplicar una fuerza de compresión. Esta fijación garantiza una alimentación precisa de la varilla, ya que durante el proceso de sujeción la pinza permanece estacionaria en dirección axial, mientras que el manguito se mueve.

La principal desventaja de este esquema de fijación de varillas es el aumento comparativo de las dimensiones del mecanismo de sujeción.

En las pinzas se realizan tres ranuras para materiales redondos y hexagonales, y cuatro para materiales cuadrados.

Las pinzas de sujeción suelen estar hechas de acero U8, 9ХС; después del endurecimiento, deben tener una dureza de la parte de trabajo RC ~ 58-60 y una dureza de la parte de cola - RC ~ 38-50.

Recientemente, se han utilizado pinzas con mordazas reemplazables de transición, que están unidas al cuerpo principal de la pinza con tornillos. En la práctica, estas pinzas resultan muy convenientes, ya que sujetan varillas de diferentes diámetros con mordazas. De este modo, un juego de pinzas para diferentes diámetros de varilla se sustituye por un juego de mordazas. Además, se mejoran las condiciones para el tratamiento térmico de las pinzas, ya que las mordazas reemplazables se tratan térmicamente de forma independiente.

La desventaja de las pinzas con mordazas reemplazables es la complejidad del diseño y la rigidez ligeramente reducida.

Las pinzas utilizadas para el mecanizado de piezas que provocan bajas fuerzas de corte suelen tener un orificio rectificado para que la superficie de la varilla en los puntos de sujeción no se deteriore. Con fuerzas de corte elevadas, la superficie de sujeción se hace corrugada para aumentar la fricción entre la varilla y el collar.

Las dimensiones principales de las pinzas de alimentación y sujeción que se muestran en la Fig. 91 y 92 se dan en la tabla. 35.

Tabla 35 Dimensiones principales(en mm) Pinzas de alimentación y sujeción utilizadas en máquinas automáticas giratorias.(Figuras 91 y 92)

- Se trata de un dispositivo de fijación especial para instalar la herramienta. Se utiliza como elemento principal de una pinza de sujeción para sujetar una herramienta o una pieza de trabajo cilíndrica. También se utilizan pinzas especiales para mangos cuadrados o hexagonales.

Diseño y aplicación

La pinza es un manguito dividido elástico con un cono truncado y un orificio del diámetro requerido. El cuerpo de la pinza tiene cortes especiales que aseguran el movimiento de las hojas de bloqueo al instalar o retirar la herramienta. La fuerza de compresión asegura la rotación de la tuerca.

La siguiente figura muestra una pinza (1), una cortadora de vástago recto (2) y un portabrocas (3).

Este elemento de fijación está diseñado para su instalación en una pinza de sujeción, que, en la mayoría de los casos, es un elemento separado del equipo de una máquina cortadora de metales. El cartucho en sí se instala utilizando un cono Morse en el asiento del cartucho. También puede ser una parte integral de la máquina.
Las pinzas se utilizan ampliamente en las modernas máquinas cortadoras de metales: torneado, taladrado y fresado. La principal ventaja de este tipo de fijación es alta velocidad instalar o quitar herramientas. Las desventajas incluyen la necesidad de corresponder estrictamente a los tamaños estándar del mandril y la pinza.

tipos de pinzas

En la metalurgia moderna se utilizan varios tipos de pinzas, que difieren en tamaño y diseño. Los sujetadores de uso general se dividen en:

• A través y ciego. Los pasantes permiten fijar una pieza de tamaño ilimitado y se utilizan, por ejemplo, para fijar una varilla para tornear.
• Una o dos zonas de sujeción. La fijación más rígida la proporcionan pinzas con dos zonas de sujeción, eliminando por completo la desviación del eje del husillo.
• Pinzas para machos y otras herramientas con vástago cuadrado o hexagonal. El diseño de este tipo de abrazadera proporciona compensación axial.

Aplicación de pinzas en tornos.

La pinza y el portapinzas se utilizan como principal equipo de fijación cuando es necesario el procesamiento longitudinal de piezas de trabajo de pequeño diámetro. Estos dispositivos pueden equiparse con inserciones de cerámica o carburo para aumentar la resistencia al desgaste y evitar que el metal se pegue.

Para trabajar con piezas de trabajo en tornos automáticos, se utilizan pinzas de alimentación y sujeción. El alimentador se utiliza junto con el dispositivo de sujeción y proporciona suficiente sujeción de la pieza de trabajo para moverse en la dirección axial, con el segundo equipo de fijación en la posición abierta. Este tipo de pinza tiene una conexión roscada a la tubería de suministro. Cuando la pieza de trabajo es sujetada por la varilla de sujeción, el alimentador regresa a su posición original. Antes de la alimentación, la máquina de sujeción suelta la pieza de trabajo y el alimentador la mueve hacia adelante junto con ella.

La pinza de sujeción proporciona sujeción automática de la barra y está ubicada en la parte delantera del husillo. En los tornos de torreta, se utilizan con mayor frecuencia pinzas con cono inverso, lo que proporciona una mayor rigidez debido al aumento de la fuerza de sujeción durante el corte axial.

Estándares GOST

GOST 17201-71 se aplica a las pinzas de sujeción destinadas a mangos cilíndricos. Otros estándares comúnmente utilizados definen las dimensiones principales y de conexión de las pinzas. Para pinzas de sujeción, se aplica GOST 2876-80, para alimentadores, GOST 2877-80. De estándares internacionales Generalmente se aplica la norma DIN 6499, ISO 15488, que regula los parámetros de las pinzas ER, con dos zonas de sujeción y un orificio pasante.