Un dispositivo de sujeción es un mecanismo técnico que fija las piezas de trabajo a la máquina-herramienta, las posiciona y las mantiene en su sitio a pesar de las fuerzas generadas durante el proceso de mecanizado. Establece la conexión entre la pieza de trabajo y la máquina y, a menudo, define la posición de la pieza dentro del área de mecanizado. Dependiendo de la aplicación, esto implica bien un posicionamiento directo basado en la posición, bien un posicionamiento meramente aproximado, en cuyo caso la pieza debe someterse a una medición adicional.
Los dispositivos de sujeción constan de un sistema de fijación para fijar la pieza de trabajo, accesorios como elementos de posicionamiento o sujeción, y una interfaz para el montaje en la mesa de la máquina.
La función principal de un dispositivo de fijación es posicionar con precisión la pieza y hacerla segura frente a todas las fuerzas a las que se ve sometida durante el proceso de fabricación. Al hacerlo, desempeña tres funciones básicas simultáneamente:
Un dispositivo de fijación mal diseñado provoca desviaciones dimensionales, marcas de vibración o la rotura de la herramienta.
Los dispositivos de fijación constan de varios elementos funcionales diseñados para funcionar conjuntamente:
En muchos procesos de mecanizado —especialmente en la producción de pequeños y medianos volúmenes— se utilizan sistemas de fijación estandarizados o dispositivos de fijación universales, que pueden adaptarse con flexibilidad a las diferentes geometrías de las piezas. Entre los ejemplos típicos se incluyen los tornillos de banco, los bloques de sujeción motorizados y las placas con cuadrícula de vacío. Estos sistemas suelen basarse en componentes modulares básicos y complementarios que pueden adaptarse a tareas de mecanizado cambiantes sin necesidad de un rediseño completo.
Por otro lado, para tareas de fabricación complejas, recurrentes o altamente automatizadas en la producción a gran escala, se suelen utilizar dispositivos de fijación específicos, diseñados a medida para la geometría de la pieza, las fuerzas del proceso y las secuencias de producción. La mayor inversión en diseño y recursos económicos permite una alta fiabilidad del proceso, tiempos de equipamiento reducidos y resultados reproducibles.
Los sistemas de fijación de punto cero sirven como interfaz estandarizada entre el dispositivo de fijación y la mesa de la máquina. Permiten una configuración rápida y reproducible de diferentes dispositivos de fijación en la máquina. Dependiendo de la aplicación, se cambia solo el dispositivo de fijación o bien la unidad completa formada por el dispositivo de fijación y la pieza.
Los sistemas de cambio rápido también se basan en interfaces estandarizadas y ofrecen tiempos de equipamiento cortos, así como procesos de fijación reproducibles en entornos de fabricación automatizados.
En los centros de mecanizado CNC, los sistemas de fijación deben cumplir unas exigencias muy altas en cuanto a fiabilidad del proceso, exactitud de repetición, accesibilidad y capacidad de automatización.
El diseño de los dispositivos de fijación viene determinado tanto por las exigencias del proceso de mecanizado como por el material y la geometría de la pieza. Por lo tanto, además de la exactitud de repetición, la accesibilidad y la capacidad de automatización, los dispositivos de fijación deben adaptarse específicamente a las propiedades mecánicas y a la capacidad de carga del material en cuestión.
Metal y aluminio
En el caso de los materiales metálicos, los dispositivos de fijación deben absorber fuerzas de proceso elevadas y garantizar un posicionamiento preciso. Un diseño suficientemente estable evita el movimiento relativo entre la pieza y el dispositivo durante el mecanizado. Para piezas metálicas de paredes delgadas o de gran superficie, es necesario distribuir la aplicación de la fuerza entre múltiples puntos de fijación, ya que las cargas concentradas pueden provocar torsión o desviaciones dimensionales.
Plásticos
Los plásticos tienen una rigidez menor que los metales y son sensibles a las tensiones localizadas. Los dispositivos de fijación deben distribuir la fuerza de manera más uniforme y adaptarse a las propiedades específicas del material. Las superficies de apoyo que evitan las hendiduras y las fuerzas de fijación reducidas previenen la deformación y los daños en la superficie durante el mecanizado.
Madera y materiales derivados de la madera
En el mecanizado de madera, los dispositivos de fijación suelen diseñarse para piezas de gran superficie con geometrías variables. Los puntos de fijación deben ser flexibles para permitir la fijación de componentes de diferentes formas sin necesidad de cambiar el utillaje. Dado que los materiales derivados de la madera pueden ser sensibles a la presión, es habitual utilizar apoyos suaves o elementos de distribución de la presión entre el sistema de fijación y la pieza.
Vidrio y materiales frágiles
El vidrio y los materiales similares requieren una distribución de la fuerza especialmente uniforme en toda la superficie de contacto. Incluso ligeros picos de tensión locales pueden provocar microfisuras o roturas en materiales frágiles. Por lo tanto, el dispositivo de fijación debe diseñarse para evitar por completo las cargas puntuales causadas por mordazas, abrazaderas o tornillos.
