Filtración en aplicaciones de sujeción por vacío CNC
Filtración en aplicaciones de sujeción por vacío CNC
A medida que hemos evolucionado a lo largo de los siglos, también lo ha hecho nuestra forma de utilizar y desarrollar las herramientas. Las industrias manufactureras utilizan ahora herramientas y equipos avanzados para realizar trabajos más sofisticados, muchos de los cuales requieren una precisión autónoma. Un tipo específico de equipo, la máquina CNC (control numérico por ordenador), ha evolucionado mucho desde su creación. Hoy en día, las máquinas CNC, incluyendo fresadoras CNC, tornos CNC, láseres CNC, fresadoras CNC, impresoras 3D, y más se pueden encontrar en toda la industria. En este artículo se analizan los métodos de mantenimiento del vacío en aplicaciones CNC y las soluciones de filtración para proteger el equipo de vacío utilizado en los procesos de mantenimiento del vacío.
Avances en los procesos de mecanizado y fresado
El mecanizado de materiales como metal, madera, plástico y fibra de carbono permite producir piezas de precisión para diversas industrias. A partir de la década de 1940, comenzó la llegada de las máquinas de control numérico (CN). Este equipo de mecanizado servocontrolado está programado para realizar una serie de funciones de mecanizado para producir una pieza. Al principio se utilizaban tarjetas perforadas. Las tarjetas perforadas son tarjetas de papel rígido que utilizan una serie de orificios perforados en ellas para informar o "programar" los movimientos de la máquina. A medida que avanzaba la era informática, también lo hacían la programación, la codificación y el control de estos equipos de mecanizado.
Una tarjeta perforada CNC (o "tarjeta perforada"). Se perforan agujeros en la tarjeta para definir instrucciones o programas informáticos.
En la actualidad, las máquinas CNC se utilizan habitualmente en las instalaciones de producción. Junto con los avances tecnológicos para dirigir las actividades de las máquinas, han evolucionado otros métodos, como el proceso de sujeción de las piezas que se mecanizan. Al principio, las piezas se sujetaban mecánicamente a una mesa mientras se mecanizaban y se transformaban en una pieza acabada. Uno de los problemas de este método es que puede dañar el material al sujetarlo físicamente. Incluso con el uso de almohadillas o materiales protectores, existe la posibilidad de arañar y dañar piezas, ya que se requiere una presión considerable para evitar que los materiales se muevan durante el mecanizado. El deslizamiento y el movimiento del material que se está mecanizando pueden dar lugar a altos niveles de retrabajo o tasas de desecho y resultar costosos para un fabricante. Otro reto, sobre todo en la producción de piezas a medida, es que los dispositivos de sujeción pueden crear obstrucciones para el proceso de mecanizado. Cuando la herramienta se desplaza por la mesa, puede chocar con un dispositivo de sujeción. Esto puede causar daños costosos a la herramienta o al dispositivo de sujeción.
Retención por vacío en aplicaciones de mecanizado y fresado CNC
En la mayoría de las operaciones de mecanizado modernas, existe algún tipo de sujeción por vacío, que minimiza o elimina la necesidad de abrazaderas mecánicas. Imagínese que sujeta el aspirador de taller de su garaje con la palma de la mano abierta, la succión mantiene la boquilla pegada a su mano. El mismo principio se aplica a la sujeción por vacío utilizada en el mecanizado CNC.
La mesa de sujeción consiste en un tablero plano perforado con una rejilla de pequeños orificios en toda la superficie. Utilizando una bomba de vacío, se aplica vacío a la parte inferior de la mesa creando un flujo de aire y succión en los orificios. Con un sistema de bomba de vacío del tamaño adecuado, la succión es lo suficientemente fuerte como para sujetar firmemente los materiales planos a la mesa. Esta enorme fuerza de sujeción permite cortar o mecanizar una pieza sin que se mueva. Una vez roto o retirado el vacío, se pueden extraer las piezas. Una desventaja de este método de sujeción es la gestión del flujo de aire a través de las perforaciones. Si hay demasiados orificios abiertos en el tablero, el sistema no alcanzará el nivel de vacío necesario para mantener los materiales en su sitio durante el proceso de mecanizado. Una gestión eficaz de la mesa requiere ajustes antes y durante la producción para garantizar que se dispone del vacío adecuado durante todo el ciclo de mecanizado.
Fresadora CNC con gran mesa de sujeción por vacío en el interior de un taller de carpintería.
Otro método habitual de mantenimiento del vacío es la ventosa. Con este método, la vaina tiene una forma específica para adaptarse al perfil de la pieza que se sujeta. Se utiliza un material de junta alrededor del perímetro de la vaina para garantizar que la pieza mecanizada quede firmemente sujeta a la vaina de vacío. Este método es mucho más específico y centra la presión de vacío en la pieza o serie de piezas concretas. La vaina suele requerir un caudal mucho menor de una bomba de vacío más pequeña, ya que la superficie es mucho menor y el área que requiere vacío es muy específica.
Retos de la filtración en aplicaciones de sujeción por vacío CNC
Todos los métodos de sujeción por vacío suponen un reto para el componente más crítico de este proceso de mecanizado: la bomba de vacío. Sin una bomba de vacío en funcionamiento, no hay retención ni producción. Con una bomba de vacío funcionando a capacidad reducida, los operarios pueden experimentar altos índices de desechos y frustración con una parada a mitad de ciclo. Ambos escenarios son noticias poco gratas para los operadores.
A medida que se cortan o mecanizan los materiales, se crean partículas como polvo o virutas que migrarán hacia la bomba de vacío a través de cualquier abertura no restringida de la mesa o vaina perforada. La mayoría de las instalaciones que utilizan sistemas de retención por vacío son conscientes de la importancia de proteger y mantener la bomba de vacío. El fallo de la bomba de vacío puede parar toda una línea de producción y dar lugar a costosas reparaciones.
De derecha a izquierda: Filtro de prelimpieza de alta resistencia que elimina las partículas grandes de la carpintería CNC antes de un filtro de aspiración de poliéster para partículas finas de paso directo.
¿Cómo proteger su bomba de vacío y mantener la producción en marcha? Para responder a esta pregunta, es importante comprender las variables del proceso. En primer lugar, ¿qué material se va a cortar o mecanizar? En segundo lugar, ¿qué tipo de bomba de vacío se utiliza (tecnología, caudal, nivel de vacío necesario, etc.)? En tercer lugar, ¿hay otros aditivos, como fluidos de corte, en el proceso de mecanizado? Una vez respondidas todas las preguntas anteriores, se puede proporcionar un sistema de vacío personalizado con la solución de filtración adecuada.
El fresado CNC con sujeción por vacío se utiliza habitualmente en la industria de la madera. Casi todos los muebles tienen paneles o marcos cortados por una máquina CNC a partir de madera o tableros de partículas. El mecanizado CNC y la sujeción por vacío también se utilizan para el mecanizado de otros materiales como aleaciones, espuma, fibra de carbono, resina y muchos otros. Un denominador común a todos los materiales es que los residuos que se generan durante el proceso de mecanizado serán arrastrados al flujo de vacío. Dependiendo del material que se esté mecanizando y/o cortando, hay una diferencia en la consistencia de los residuos. Por ejemplo, la madera crea partículas de polvo más grandes, mientras que la fibra de carbono crea partículas mucho más finas. Cuando se cortan aleaciones metálicas, se suele utilizar un fluido de corte para ayudar en el proceso, que puede aspirarse en la bomba de vacío. Dada la complejidad y la multitud de materiales utilizados con los equipos de fresado y mecanizado CNC, un sistema de vacío y una solución de filtración que cumplan los requisitos específicos del proceso ayudarán a maximizar el tiempo de actividad del proceso y la eficacia operativa.
Contaminación por partículas en el vacío
La contaminación en forma de polvo y partículas de polvo es habitual en las aplicaciones de fresado de madera y resina. A la hora de seleccionar la filtración adecuada para la bomba de vacío, es necesario conocer el tamaño y el volumen de las partículas que arrastra el proceso CNC. Dependiendo de las variables del proceso y de las características de las partículas, un único filtro de bomba de vacío en línea puede ser la solución correcta para una carga ligera de polvo. Para cargas de polvo más pesadas, puede ser necesario un sofisticado sistema de filtración multietapa con medios de filtración especiales. Las aplicaciones de fresado de madera suelen generar grandes cantidades de partículas de polvo que pasan al flujo de aspiración. En este caso, se recomienda una solución de filtración en dos etapas. La primera etapa eliminará las partículas de mayor tamaño y prolongará la vida útil del filtro primario de segunda etapa. Por ejemplo, se puede utilizar un filtro Solberg Spinmeister para centrifugar la mayor parte del material. El filtro primario sería un elemento filtrante tradicional de poliéster plisado de 5 micras o 1 micra para capturar el polvo más fino que pueda arrastrar más allá de la primera etapa.
De derecha a izquierda: un filtro de prelimpieza de alta resistencia que captura partículas grandes antes de un filtro de bomba de vacío en línea en una aplicación CNC de carpintería.
Los materiales que producen partículas de polvo más finas, como la fibra de carbono, requieren soluciones de filtración especiales. Cuando se mecaniza, la fibra de carbono produce un polvo fino de consistencia similar a los polvos de talco. En aplicaciones con grandes cargas de polvo, este polvo fino puede obstruir rápidamente los medios filtrantes estándar de poliéster. Para esta aplicación, la tecnología de pulso inverso es una solución ideal para combatir la fuerte carga de partículas finas. El sistema de pulso inverso utiliza un elemento filtrante especializado construido a partir de un medio filtrante de bajo tacto con excelentes características de liberación. El elemento filtrante está construido para soportar impulsos periódicos de aire comprimido que envían el polvo capturado a un cubo de recogida. Esta tecnología de filtro autolimpiante permite un flujo de aire continuo a través del proceso de aspiración y amplía los intervalos de mantenimiento. La configuración de pulso inverso puede optimizarse para pulsar según sea necesario para mantener el proceso en marcha y limpio.
Contaminación líquida en la depresión
Cuando se mecanizan aleaciones metálicas, es habitual utilizar fluido de corte en el proceso para refrigerar las herramientas. Esta aplicación de retención por vacío detecta contaminantes tanto en forma líquida como en partículas. Un sistema de noqueo de varias etapas suele ser el mejor enfoque para hacer frente a las grandes cargas de líquido y mantener la seguridad del equipo de vacío. La mayoría de los sistemas de filtración multietapa utilizan deflectores, cambios de velocidad y un filtro de partículas en la etapa final para minimizar la migración de contaminantes hacia la bomba de vacío. Cuando la tasa de desafío de líquido es severa o se requiere un drenaje constante, se pueden añadir sistemas de drenaje automático para eliminar el líquido del tanque de noqueo sin interrumpir el proceso de vacío. La automatización elimina la necesidad de que un operario vigile los niveles de líquido y drene manualmente el tanque de vaciado. Los sistemas de vaciado automático ayudan a minimizar el potencial de error humano y son esenciales para proteger las bombas de vacío en aplicaciones de retención de vacío en las que hay líquidos presentes.
Un filtro de vacío en línea que captura las partículas metálicas finas (centro a la izquierda) y un separador de líquidos que captura el fluido de corte (arriba a la derecha) antes de entrar en la bomba de vacío de un CNC.
Conclusión: Proteja su bomba de vacío
Las bombas de vacío desempeñan un papel importante en los procesos de producción CNC. La sujeción por vacío es un método muy eficaz para mantener las piezas seguras si se aplica el vacío adecuado. Con las elevadas cantidades de partículas y líquidos que se desprenden durante el proceso, proteger la bomba de vacío para que no ingiera contaminantes nocivos es esencial para mantener en funcionamiento el equipo de producción CNC. Todas las tecnologías de bombas de vacío son susceptibles de disminuir su rendimiento y fallar si se ingiere una cantidad suficiente de contaminantes. El coste de reconstruir o sustituir una bomba de vacío es mucho mayor que el de implantar y mantener una solución de filtración.
Como se ha indicado anteriormente, existen muchas opciones de filtración estándar y personalizadas para optimizar cualquier proceso de mantenimiento del vacío, por difícil que sea. Elegir la protección de filtración y separación adecuada para un sistema de retención por vacío puede ahorrar mucho tiempo, dinero y frustración a los operarios de las instalaciones de producción CNC.