Explicación del mecanizado Bush: materiales, tolerancias y mejores prácticas CNC

Un casquillo es una pieza pequeña y poco glamorosa que decide silenciosamente cuánto tiempo permanece en servicio una máquina. Se encuentra entre un eje giratorio o deslizante y su carcasa, absorbe el desgaste y se reemplaza mucho antes de que se arruine el eje o la pieza fundida que lo rodea. El mecanizado de casquillos es el arte de tornear esos revestimientos cilíndricos a partir de barras, en bronce, acero al carbono, acero inoxidable, latón, aluminio o plástico de ingeniería, y mantener el diámetro interior, el diámetro exterior, la concentricidad y el acabado de la superficie dentro de tolerancias que mantienen el conjunto ajustado, silencioso y duradero. En Kunshan Hong Yong Sheng Precision Hardware Products Co., Ltd. (Hongyongsheng), los casquillos se encuentran junto a pernos, tuercas, ejes y piezas moldeadas en nuestra combinación de producción diaria, por lo que esta guía reúne los puntos prácticos en los que confiamos cuando un dibujo requiere un casquillo.

Lo que realmente significa el mecanizado Bush

Un casquillo es un cojinete liso. No hay bolas ni rodillos en su interior, ni jaula, ni anillo interior; el eje se desplaza directamente sobre el orificio, separado por una película de aceite, grasa, grafito o lubricante incrustado. Esa simplicidad es exactamente la razón por la que los maquinistas siguen fabricándolos. Un cojinete liso tolera cargas de impacto, suciedad y embalajes apretados mucho mejor que un cojinete de elementos rodantes de la misma envoltura, y es lo suficientemente económico como para tratarlo como un elemento de desgaste en lugar de un componente permanente.

En la práctica, el mecanizado de casquillos se reduce a producir un cilindro con dos superficies críticas que deben coincidir entre sí. El diámetro exterior tiene que encajar en la carcasa, a menudo con una ligera interferencia. El diámetro interior debe soportar el eje con un juego controlado. Los dos diámetros deben compartir un eje común y ambas caras extremas deben estar en escuadra con respecto a ese eje. Agregue una ranura de lubricación, un orificio de aceite, una brida o una ranura y el trabajo se convierte en un pequeño ejercicio de planificación de secuencia: decidir qué característica se corta mientras la pieza aún está lo suficientemente rígida como para sostenerse.

El término "refrentado del casquillo" describe una de esas operaciones, escuadrar y alisar la cara del extremo después de girar el exterior, de modo que el cilindro terminado se asiente plano en su alojamiento en lugar de balancearse sobre una rebaba.

Materialeses y qué le piden a la herramienta de corte

La elección del material determina la geometría de la herramienta, las velocidades de corte e incluso la forma en que se mide la pieza terminada. La siguiente tabla resume cómo se comportan con mayor frecuencia las familias que mecanizamos en un torno CNC.

Hay una trampa que atrapa a los recién llegados con los plásticos: la pieza medida directamente desde la máquina no es la pieza que se enviará. PEEK, PSU y materiales similares crecen y se encogen notablemente con la temperatura, por lo que un orificio comprobado mientras el material aún está caliente puede leer varias centésimas de milímetro de su tamaño final. Déjalo enfriar y luego mide.

El bronce sinterizado tiene el problema opuesto. Su valor proviene del aceite contenido en miles de poros diminutos, y una gran cantidad de refrigerante puede transportar virutas y líquido de corte hacia esos poros y sellarlos. Un refrigerante ligero y limpio o una ráfaga de aire generalmente mantienen el rodamiento autolubricante tal como fue diseñado.

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Desde la barra hasta el casquillo terminado: la secuencia de mecanizado

El orden de las operaciones importa más que cualquier corte. Una secuencia a la que volvemos una y otra vez se ve así:

1. Corte o corte una pieza en blanco con suficiente longitud para refrentar y sujetar.
2. Enfrente un extremo y gire un diámetro de agarre limpio para que las operaciones posteriores se repitan con precisión.
3. Gire en desbaste el diámetro exterior y taladre en desbaste el diámetro interior, dejando entre 0,3 mm y 0,5 mm para el acabado.
4. Termine el orificio girándolo o escariando a medida para diámetros pequeños o orificios interrumpidos.
5. Termine el diámetro exterior hasta la dimensión de ajuste a presión mientras la pieza todavía está en la misma configuración, lo que mantiene los dos diámetros concéntricos.
6. Corte ranuras de aceite, orificios de lubricación o canales en espiral, manteniendo los bordes de las ranuras limpios y libres de rebabas.
7. Achaflane la entrada del orificio y rompa todos los bordes afilados para que el eje y la carcasa se deslicen en su lugar sin raspar.
8. Separe o complete la segunda cara, luego desbarbe ambos extremos.
9. Limpie, mida e inspeccione antes de que la pieza se acerque a una caja.

Mantener el orificio y el diámetro exterior en una misma configuración es el mayor favor que puede hacerle a la concentricidad. Cada vez que se mueve un casquillo a un segundo plato, aparece una pequeña cantidad de descentramiento y ninguna inspección posterior puede eliminarlo.

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Ajustes, tolerancias y acabado superficial

Dos números deciden si un buje funciona durante años o chirría durante una semana: la interferencia entre el buje y la carcasa, y la holgura entre el buje y el eje. Ambos dependen de la carga, la velocidad, la temperatura y la lubricación, por lo que siempre gana el dibujo. Las siguientes figuras son los puntos de partida que sugerimos cuando un cliente solicita un valor predeterminado sensato.

El acabado superficial merece mención aparte. Un orificio pulido a espejo no es automáticamente mejor que uno cuidadosamente controlado. Los orificios extremadamente lisos pueden tener dificultades para retener el aceite, mientras que un orificio demasiado rugoso desgasta el eje y atrapa residuos. Un acabado en el medio del rango, con la herramienta colocada alrededor del orificio en lugar de a lo largo de él, generalmente funciona mejor.

Cómo conseguir las ranuras de lubricación correctas

Una ranura de aceite es una característica hidráulica, no una decoración. Una ranura que es demasiado poco profunda no alimentará lubricante a lo largo del orificio, mientras que una que es demasiado profunda corta el área de carga y reduce la superficie de apoyo efectiva. En la mayoría de las aplicaciones, la profundidad de la ranura se mantiene entre uno y dos milímetros, con radios generosos en los extremos para que el lubricante fluya en lugar de cortarse, y los bordes de las ranuras se desbarban con cuidado, porque un borde elevado actúa como un raspador contra el eje.

Las ranuras en espiral son comunes donde el eje gira y el lubricante debe viajar, mientras que las ranuras axiales se adaptan al movimiento inverso u oscilante. Para un casquillo que simplemente se presiona y se olvida, a menudo todo lo que se necesita en el diseño es un orificio de aceite más un canal circunferencial poco profundo.

Donde los bujes mecanizados se ganan el sustento

Los casquillos aparecen dondequiera que un pivote, una bisagra o una junta giratoria tengan que sobrevivir a la vibración y la suciedad. Los marcos de los asientos, las bisagras de las puertas y los conjuntos de pedales de los automóviles dependen de ellos. Las bombas y cilindros hidráulicos utilizan casquillos de bronce y acero para guiar pistones y válvulas de control. De ellos dependen los sistemas transportadores, los implementos agrícolas y los carros de máquinas herramienta. El mismo patrón aparece en equipos médicos y de extinción de incendios, donde un casquillo frecuentemente se empareja con un núcleo de eje mecanizado dentro de un subconjunto de válvula o bomba.

Dos detalles de aplicación cambian el plan de mecanizado más que cualquier otra cosa. Primero, si el casquillo se lubricará en servicio o debe funcionar en seco con lubricante incorporado, porque eso decide el material y la disposición de la ranura. En segundo lugar, si la carcasa circundante es rígida o flexible, ya que una carcasa blanda se deforma bajo tensión de ajuste a presión y roba parte del espacio libre que usted mecanizó cuidadosamente en el orificio.

Problemas que aparecen en el taller

La mayoría de los defectos de los bujes se remontan a la configuración más que a las herramientas de corte en sí. La siguiente lista cubre los problemas que corregimos con más frecuencia.

• Vibración en un orificio de paredes delgadas: acorte la longitud sin soporte, use una barra perforadora más pesada y mantenga el avance constante en lugar de reducirlo a un ritmo lento.
• Cónico o con boca de campana: verifique la deflexión de la herramienta y el saliente de la barra, luego realice una ligera pasada del resorte para limpiar las últimas centésimas.
• Ovalidad después de soltar el mandril: las paredes delgadas se deforman bajo la presión de la mordaza, así que cambie a mordazas suaves o un collar y mantenga una fuerza de sujeción ligera.
• Desviación de tamaño a lo largo de una tirada de producción: el crecimiento térmico suele ser la causa, así que revise la primera, la mitad y la última parte del lote.
• Rebabas donde la ranura se une al orificio: un ligero biselado o una pasada de acabado dedicada mantienen el ensamblaje limpio y protegen los dedos.
• Poros obstruidos en bronce sinterizado: reemplace el refrigerante por inundación con un chorro de aire y limpie la pieza antes de empaquetarla.

Inspección: el paso que protege el ajuste

Ningún corte cuidadoso rescata un casquillo que nunca se midió correctamente. Una rutina básica cubre el tamaño del orificio en ambos extremos y en el medio, el diámetro exterior, el espesor de la pared alrededor de la circunferencia, la concentricidad entre los dos diámetros, la cuadratura de las caras y el acabado superficial del orificio en funcionamiento. Los calibres de orificios, los micrómetros con yunque de bolas, los calibres de obturador y el control de redondez en un dispositivo adecuado tienen su lugar.

Para trabajos más exigentes, el control de la temperatura es tan importante como el instrumento. Medir una parte caliente con un medidor de frío es una forma confiable de iniciar una discusión de que nadie gana. Los métodos detrás cómo mantenemos la precisión dimensional aplicar directamente al mecanizado de casquillos: un entorno estable, instrumentos calibrados y una verificación del primer artículo antes de continuar con la ejecución.

Elegir un socio de mecanizado Bush

La mayor parte del esfuerzo en un programa de casquillos ocurre antes de que se corte la primera viruta: elegir el material, acordar los ajustes, decidir el diseño de las ranuras y planificar cómo se medirá la pieza en producción. Un proveedor que comprende ese aspecto del trabajo ahorra mucho más tiempo que uno que simplemente cotiza el precio por pieza más bajo.

Hongyongsheng mecaniza casquillos de bronce, acero, latón, acero inoxidable, aluminio y plásticos de ingeniería, y también moldeamos componentes de polímero, lo que significa que un casquillo de metal y su carcasa de plástico se pueden desarrollar juntos en lugar de en dos programas separados. Los sujetadores estándar, las piezas no estándar, los núcleos de ejes y los componentes automotrices pasan por la misma rutina de calidad, ya sea que el lote sea de unos pocos cientos de piezas o de un pedido en ejecución.

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Las maquinaciones de Bush premian la paciencia más que la velocidad. Obtenga el material correcto, corte el orificio y el diámetro exterior en una sola configuración, respete el espacio libre que la aplicación realmente necesita y mida antes de enviar. Un casquillo que cumpla esas cuatro condiciones durará más que varios ejes y la máquina en la que se encuentra se lo agradecerá. Si desea una segunda opinión sobre un dibujo, Hongyongsheng es un fabricante de hardware de precisión con sede en Kunshan y encantado de revisar los ajustes, los materiales y las tolerancias con usted antes de cortar algo.