Las 10 características principales de las punzonadoras Mcb que debes conocer

Problema real de producción: “Como fabricante de productos eléctricos de baja tensión, nuestras puntas de contacto de MCB tienden a desalinearse después del punzonado; estamos buscando un mecanismo que nos permita lograr una precisión de ±0.02 mm y permitir la conversión de 1P/2P/3P/4P en menos de 5 minutos.”— Ingeniero de Procesos, Fabricante de Productos Eléctricos de Baja Tensión.

“El ”punzonado' en relación con la producción de MCB significa el proceso de mecanizado rápido utilizado para crear componentes metálicos, incluidos materiales de contacto a base de plata, terminales de cobre, tiras bimetálicas y yokes magnéticos, a altas tasas. Una máquina de punzonado de MCB es una máquina de precisión y no debe clasificarse como una prensa metálica estándar; está directamente integrada con otras líneas de ensamblaje automáticas o sistemas de soldadura. Este artículo describe diez características definitorias de las máquinas de punzonado industriales de estándar profesional tal como las hemos identificado en líneas de producción reales utilizando datos de rendimiento de producción basados en el uso histórico documentado en líneas de muy alto volumen.

Este artículo trata sobre:

• Diez características imprescindibles de las unidades de punzonado de MCB (mecánicas, de control y de proceso)
• Cómo la precisión del punzonado afecta el ensamblaje y las pruebas posteriores
• Rangos de especificación reales de los equipos de producción de MCB existentes
• Defectos comunes de punzonado y cómo evitarlos
• Preguntas frecuentes sobre el punzonado en la fabricación de MCB

Repetibilidad de punzonado submicrónica (±0.01 mm)

La repetibilidad de la posición del punzón de ±0.01 mm es crítica. Componentes pequeños como contactos y terminales de MCB (<5 mm) pueden verse afectados por una desviación de 0.05 mm, lo que resulta en soldaduras inadecuadas o un mal ajuste. La combinación de guías de émbolo impulsadas por servo y unidades de punzonado rígidas en forma de C permite que las nuevas unidades de punzonado impulsadas por servo para MCB logren valores de Cpk superiores a 1.33 en sus guías en forma de C y extremos de soldadura en forma de C. Por ejemplo, los módulos de punzonado en las operaciones de soldadura de conjuntos de disparo térmico de MCB pueden mantener una precisión de ubicación del punzón de ±0.01 mm durante millones de ciclos.

Sistema de herramientas de cambio rápido (<5 minutos)

Los fabricantes de interruptores automáticos miniatura operan en muchas ubicaciones diferentes y con diferentes números de polos (1, 2, 3 y 4) y con diferentes calificaciones de corriente (6 a 125 amperios). En consecuencia, hay un impacto muy alto en OEE debido al tiempo de cambio de herramientas. Los fabricantes que tienen las mejores máquinas de punzonado producen MCB utilizando un portapunzón y matriz que está precentrado con un sistema de sujeción automático. El operador luego carga un cassette de herramientas en la máquina y la máquina descarga automáticamente la receta correcta de carrera/fuerza para el cambio. Los datos verificados recopilados de las líneas de ensamblaje automáticas muestran que 80% de todos los modelos de interruptores pueden cambiar en menos de 5 minutos.

Monitoreo del desgaste del punzón en línea

Los punzones se vuelven menos efectivos después de un número de usos (generalmente de 200,000 a 500,000). Los punzones desafilados crean rebabas y requieren más fuerza para usarse. Algunas máquinas de punzonado avanzadas vienen con detectores de fuerza piezoeléctricos para comparar la fuerza máxima con un valor base. Si la cantidad de fuerza ha aumentado desde la base en un 10‑15%, se mostrará una advertencia para indicar que un punzón necesita ser reemplazado. Esta característica se encuentra generalmente en máquinas automáticas de ensamblaje MCB de múltiples polos de alta calidad.

Fuerza de punzonado variable con control de bucle cerrado

Diferentes tipos de material (cobre, óxido de estaño-plata, latón, acero) a varios grosores (0.3 mm a 1.5 mm) requieren diferentes cantidades de fuerza para procesarlos. Una buena prensa de punzonado MCB puede ser programada para aplicar fuerzas de 500 N a 30,000 N con una precisión de ± 2%. El sistema de retroalimentación de bucle cerrado de la prensa de punzonado ajusta continuamente el émbolo en tiempo real basado en la fuerza real que se aplica al material mientras se perfora; esto es particularmente importante al perforar materiales duros y quebradizos como los contactos de plata donde demasiada fuerza los agrietará. Muchas máquinas de soldadura y ensamblaje MCB están equipadas con un módulo de prensa de punzonado aguas arriba en el proceso de fabricación.

Ciclo de punzonado de alta velocidad (≤0.5 segundos por pieza)

Las líneas de ensamblaje de hoy producen de 3 a 5 MCB por segundo, por lo que para ser lo más eficientes posible, todas las formas de punzonado deben realizarse rápidamente. Las máquinas más rápidas disponibles pueden realizar un golpe en menos de 0.5 segundos, y algunas máquinas que utilizan matrices progresivas pueden realizar un golpe en menos de 0.2 segundos. Las eficiencias de rendimiento se deben a perfiles de leva optimizados y diseños de émbolo muy ligeros; estos son los mismos rendimientos de producción requeridos por las líneas de producción MCB inteligentes de IOT.

Separación y conteo automático de chatarra

El proceso de punzonado crea chatarra (residuos) en forma de troqueles. Algunos materiales de alto valor, como las aleaciones de plata, requieren que toda la chatarra sea recolectada. Las unidades de punzonado MCB más nuevas están equipadas con succión por vacío o aire soplado para eliminar los troqueles de la máquina a través de canales que conducen a un contenedor de tornillos. Un contador mide los golpes para ayudar a determinar el rendimiento del material. Algunos sistemas también proporcionan integración con un Sistema de Ejecución de Manufactura (MES) para proporcionar datos en tiempo real sobre las tasas de chatarra.

Diseño anti-rebaba y desbarbado en línea

Cuando hay rebabas presentes en los componentes punzonados, crean problemas con las salpicaduras de soldadura así como desalineación de la superficie de contacto al soldar. Los punzones de la más alta calidad tienen matrices que han sido diseñadas en base a una optimización de clearance de (típicamente 5-10%) el grosor del material que se está punzando; junto con tener una estación de micro-desbarbado integrada (por ejemplo, un cepillo rotativo o un sistema de pulido). Esto es particularmente importante para las tiras bimetálicas, ya que la presencia de rebabas impactará la calibración térmica durante el proceso de soldadura. Como tal, MCB proporciona micro-desbarbado integrado a lo largo de sus líneas automáticas de soldadura de marco de soporte bimetálico.

Compatibilidad con alimentación de tiras o bobinas

Las máquinas de soldadura automática para los disparadores magnéticos de los MCB vienen con un enderezador y un alimentador que alimenta el material de manera continua para asegurar una alimentación uniforme del material automáticamente.

Por lo tanto, las máquinas de soldadura automática para el disparador magnético del MCB son capaces de perforar el material en forma de bobina y soldarlos juntos al mismo tiempo.

Registro de datos en tiempo real y SPC

Se asignan etiquetas de código de barras a cada parte perforada. Las unidades de perforación modernas están equipadas con contadores de golpes, fuerza máxima y grabadores de ID de parte que cargan datos en una base de datos común. Las tendencias relacionadas con la fuerza y el desvío de dimensiones pueden visualizarse en gráficos de control estadístico de procesos (SPC), que apoyan el mantenimiento predictivo. Estos proporcionan evidencia de los requisitos descritos en IEC 60898 para la trazabilidad en las líneas de prueba automáticas de MCB y son prevalentes en las instalaciones de producción de MCB. Las partes perforadas también se prueban eléctricamente como una segunda operación después de haber sido perforadas utilizando una máquina de perforación de MCB.

Seguridad y mitigación del ruido

Las máquinas de perforación generan mucho sonido cuando están en operación (más de 90 dB). Las máquinas de perforación de mayor calidad tienen características de amortiguación de ruido, como recintos acústicos y pies amortiguadores de vibraciones, de modo que su nivel de ruido a 1 m sea inferior a 80 dB. Como regla general, cada máquina de perforación debe estar equipada con controles de dos manos, cortinas de luz y botones de parada de emergencia. Algunas máquinas también tienen una función de seguridad llamada “monitoreo de frenos”, que evita que el émbolo se mueva cuando su distancia de parada excede un límite predeterminado. Esta característica protege al operador al asegurar que el émbolo no pueda comenzar a moverse prematuramente mientras el operador está cambiando herramientas en la máquina.

Cómo se aplican estas características a su línea de producción de MCB

Una máquina de perforación de MCB de alto rendimiento no es una máquina aislada. Las partes perforadas a menudo terminan siendo utilizadas en un ensamblaje automatizado (por ejemplo, una máquina de ensamblaje multipolar de MCB), soldadura (en el caso de la soldadura de conjuntos de disparadores térmicos) y pruebas (en una unidad de prueba automática). Cualquier problema relacionado con la mala calidad en la perforación puede llevar a problemas en estas etapas posteriores, resultando en productos rechazados. Por lo tanto, cuando evalúe una Unidad de Perforación de MCB, utilice las primeras diez características como una lista de verificación durante su evaluación. Como parte de este proceso, pida una demostración de repetibilidad, tiempo de cambio y monitoreo de fuerza mientras utiliza sus propios materiales.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuál es la fuerza de perforación típica para los contactos de plata de MCB?

Los materiales de punta, como las puntas de plata sólida o de óxido de plata y estaño, requieren una fuerza en el rango de 1500 a 4000N en la superficie de la punta; mientras que si el terminal está hecho de cobre, la fuerza requerida puede ser de hasta 5000 a 8000N. La máquina debe compilar la fuerza a aplicar en incrementos de 100N al programar la fuerza.

¿Puede una máquina de perforación de MCB manejar tanto puntas de contacto redondas como rectangulares?

Sí, el conjunto de matrices correcto es esencial para usar el tipo adecuado de punzón conformado para prevenir la rotación de la punta en las puntas redondas y alinear las puntas rectangulares con su orientación correspondiente. Las unidades más avanzadas ahora tienen la capacidad de guiar visualmente la orientación de una punta rectangular para eliminar posibles errores de alimentación.

¿Con qué frecuencia deben reemplazarse los punzones?

La vida útil promedio de un punzón puede variar entre 200 mil y 800 mil golpes, dependiendo del material utilizado para crear el punzón (el cobre durará más que las aleaciones de plata), y un monitor de fuerza mostrará un aumento en la fuerza de 10% – 15% antes de que falle. Asegúrese de tener siempre un conjunto de herramientas como respaldo.

¿La máquina de punzonado requiere aire comprimido?

En la mayoría de las máquinas de punzonado, se utilizará un motor servo (totalmente eléctrico) para el punzonado en lugar de usar aire comprimido; sin embargo, se podría usar aire comprimido para la expulsión o para mover chatarra de la máquina de punzonado. Si está operando una línea “sin aire”, debe seleccionar una máquina de punzonado que utilice un método eléctrico para mover la chatarra lejos de la máquina.

¿Se puede integrar con mi línea de ensamblaje MCB existente?

La mayoría de sus proveedores ofrecen protocolos para comunicarse con sus productos (Ethernet/IP, Profinet, Modbus TCP). El equipo de punzonado enviará una señal indicando que está listo, que puede ser enviada al robot que coloca los artículos o a la mesa de índice utilizada para el ensamblaje. Si tanto el equipo de punzonado como el de ensamblaje se compraron al mismo proveedor, la interfaz entre los dos habría sido más fácil de crear, como se puede hacer en una línea de producción MCB totalmente automatizada.

Elegir una máquina de punzonado MCB requiere más que simplemente especificar “alta precisión” como una de sus especificaciones. Las siguientes diez características de diseño afectarán directamente su producción de ensamblaje y el rendimiento del producto MCB en comparación con el número de productos probados: Repetibilidad submicrónica; cambio rápido de herramientas; monitoreo de desgaste; control de fuerza en bucle cerrado; producción de alta velocidad; separación de chatarra; diseño sin rebabas; alimentación de bobinas; registro de datos; y seguridad son solo algunos ejemplos de características que debe tener en cuenta al seleccionar al proveedor adecuado. Al evaluar al proveedor de una nueva máquina de punzonado MCB, solicite ver datos CPK reales y presencie a un operador realizar un cambio de herramienta con el equipo de este proveedor. Una máquina de punzonado bien diseñada, combinada con su línea de soldadura o ensamblaje automatizada, ayudará a mantener el desperdicio de material al mínimo y asegurará que reciba MCB de calidad consistente de las máquinas que compre.