Hernán Moreno Fonseca

Periodista M&M

 La ruteadora realiza algunas de las más importantes operaciones de maquinado para transformar la maderera, entre ellas, corte, fresado y perfilado. Su empleo hace posible la obtención de formas y trabajos muy complejos pero con un alto grado de precisión, convirtiéndola en uno de los equipos indispensables para la industria transformadora.

 Entre las máquinas para trabajar madera, la ruteadora es, tal vez, la que más se asemeja a los equipos usados para el maquinado del metal, en especial al taladro y a la fresadora vertical, no sólo por su alta frecuencia de uso sino por su funcionalidad y servicio en operaciones básicas, en este caso, de ebanistería y carpintería trabajando materiales como MDF, aglomerados y madera maciza.

En la actualidad existen máquinas que van desde la ruteadora portátil y las de pedestal, pasando por el pantógrafo de mesa inclinada ⁽¹⁾ –con software de fácil manejo y cambio automático de herramienta para mantener volúmenes constantes de producciones en serie– hasta los avanzados centros de fresado. En esta edición haremos referencia a la ruteadora con pedestal, a sus herramientas, partes, servicios, accesorios.

Sistema Básico de Funcionamiento

 La ruteadora con pedestal es una máquina que consta de una mesa de trabajo, topes, brazo a 45 grados de inclinación vertical y un cabezal con herramientas (fresa, broca, entre otras) que giran a gran velocidad para realizar surcos y acanaladuras de muchos tipos, rectos o en curva, y para hacer molduras decorativas.

La herramienta se ubica sobre la pieza a trabajar, lo que permite un control constante y facilita cualquier operación. Las herramientas pueden tener dimensiones muy pequeñas y pueden estar armadas de uno o más bordes cortantes que giran a un elevado número de revoluciones en el husillo. Normalmente, se trabajan dos velocidades con las siguientes combinaciones: a) 20.000/10.000 r.p.m.; b) 12.000/18.000 r.p.m.; c) 18.000/24.000 r.p.m.

Estas velocidades se obtienen gracias a la acción de dos poleas escalonadas con una correa (usualmente de nylon o seda), o de un motor de acción directa ayudado por un cambiador de frecuencias (200 a 400 ciclos). La cabeza que sostiene el husillo en cuyo extremo más bajo se introduce la herramienta, tiene por lo general, un movimiento suave, rápido y vertical para penetrar la pieza de madera.

El movimiento es controlado por el operario, bien de forma mecánica o neumática. Para el caso de pedal directo en ruteadoras accionadas por correa, se utiliza normalmente el sistema de acción positiva, en el que el husillo baja cuando el operador oprime el pedal; mientras que para ruteadoras de acción directa –y debido al elevado peso del motor– se aplica un movimiento de acción negativa, subiendo el husillo sube al oprimirse el pedal.

Este último sistema también es emplea en algunas ruteadoras accionadas por correa que llevan el motor fijo a la cabeza, subiendo y bajando con ella. Finalmente hay ruteadoras con cabezas fijas, en las que es la mesa la que sube hasta la herramienta, al accionarse el pedal.

En ruteadoras en las que baja la cabeza, se utiliza un tope que limita su distancia de la mesa con gran precisión. Normalmente las ruteadoras están equipadas con dos o más topes ajustables que se pueden cambiar rápidamente en cualquier fase del trabajo.

Debajo y perfectamente perpendicular al eje de la cabeza, está situada la mesa del trabajo de fácil ajuste vertical. Por lo general, en la mitad de ésta se ubica un agujero cuyo centro está exactamente en la extensión del eje de la cuchilla, y que proyecta un pin guía ⁽²⁾ que se ajusta debajo de la mesa a un cilindro de fácil movimiento vertical, accionado por una palanca y cuyo desplazamiento permite de dos a cinco alturas.

De otro lado y para sostener el cabezal, la máquina cuenta, desde el marco que soporta la mesa, con una sólida barra en forma de C compuestas por dos partes comúnmente llamadas columna y brazo superior. La distancia entre la columna y el eje del husillo da la capacidad de trabajo de la máquina y es el rango técnico de capacidad más importante, junto con el recorrido vertical del husillo y de la mesa.

Para trabajos especiales existen máquinas con cabezas inclinables y otras con mesas inclinables. En muchos casos la máquina hace trabajo de ruteado recto con contraguía y no simples huecos. La mesa de trabajo se puede equipar con guías para trabajos rectos y para piezas muy largas.

Varias Herramientas para Aplicaciones Diversas

Antes de hablar sobre las herramientas, es necesario aclarar que para este tipo de ruteadora existen dos sistemas de conexiones que ajustan las herramientas al cabezal: el cono morse y el mandril de boquilla.

Sobre el primero, el más usado es el cono morse No.2; un husillo de perforación cónica y rosca externa tipo 1.1/8 w (siete hilos por uno), que ajusta las herramientas a través de una tuerca con dos roscas diferentes: la superior del husillo y la inferior de la herramienta. Aquí, al apretar el cono, sube y encaja en el husillo, mientras que al aflojarlo se desprende del husillo.

Actualmente, para herramientas más grandes, se emplea la conexión del mandril de boquilla que permite el ajuste de espigos cilíndricos, dado que el husillo presenta un hueco cónico con cono morse de diámetro grande y rosca externa, dentro del cual están las pinzas en los diámetros tradicionales: ¼”, 9.5 (¿que unidad de medida?) (3/8”), 12 mm y ½”.

De igual forma para cada una de estas dos conexiones existen varias clases de herramientas que varían según el trabajo a realizar, la conveniencia del afilado y los costos entre otras variables (Ver cuadro 1). Normalmente las herramientas para ruteado pueden cortar con la cara (extremo) y el costado; es decir, tanto en el descenso de la cabeza como durante el movimiento de la pieza de trabajo; sin embargo, algunas solamente cortan con la cara o con el costado –como la fresa de diámetro interior cilíndrico– que similar a las usadas por las molduradoras.

 Ruteadora en Acción

En líneas anteriores se mencionó que es posible hacer trabajos de ruteado recto con la ayuda de la contraguía, la cual, normalmente, está formada por dos piezas atornilladas y ubicada cerca área central donde hay también un espacio que permite cierta proyección de la fresa.

Gracias a esta construcción especial, las dos primeras se pueden desplazar una con respecto a la otra y quedar paralelas como en las cepilladoras o molduradoras con mesa ajustable.

1- Uso de la Contraguía

• Moldurado de lados: En este caso la ruteadora funciona igual que una molduradora, la única diferencia es que en éstas es más fácil ver el trabajo que se adelanta.
• Moldurado recto del interior de una pieza: Trabajos en los que la ruteadora es insustituible y que incluyen acanalados en T, colas de milano y varias figuras. Ofrece como ventaja que se puede llegar al punto correcto de la pieza de trabajo, permitiendo así cortar muescas similares a las obtenidas con una broca escopleadora común, basta con empalmar dos topes en la contraguía. También permite hacer canales rectangulares a una distancia fija de los extremos de la pieza de trabajo; si por el contrario la fresa se dirige a través de la madera, se pueden hacer ranuras.
• Moldurando de lados de piezas curvas en el lado opuesto. Trabajo característico en sillas fabricadas con material curvo. Se prepara un marco o cuna y se coloca de tal manera que su centro quede directamente en el eje del husillo.
• Ahusando con soporte inclinado: trabajo utilizado para tablones náuticos.
• Trabajando con fresa o mesa inclinable: Para este tipo de trabajos el uso de la contraguía es indispensable. Se coloca transversalmente si la mesa está inclinada y longitudinalmente si la cabeza está inclinada.

 2- Uso del Espigo de Guía: El espigo permite una gran variedad de trabajos desde los más simples hasta los más complejos.

• Cantear con espigo-guía tranzando sobre la pieza de trabajo: Es la típica manera de biselar lados de piezas que han sido moldeadas. El espigo-guía debe tener el mismo diámetro del extremo más bajo de la fresa y apoyando la pieza de trabajo contra el espigo-guía, la fresa bisela o redondea todos sus lados sin importar el lugar
• Cantear con espigo-guía tranzando sobre un patrón o modelo: Haciendo uso de una pieza ya moldeada, se pueden copiar otras ajustando la muestra con soportes laterales. Este trabajo se realiza presionando la muestra contra el espigo-guía mientras que la fresa rutea la pieza ‘virgen’ (ubicada encima del patrón).
• Rutear con una plantilla completa: El patrón mencionado anteriormente se puede cambiar a una plantilla si se ajusta la herramienta, a la máquina para guías y encima se ajusta la pieza de trabajo. De esta manera se pueden hacer modelos externos e internos, también llamados recortes, cuando la fresa cae sobre la madera y se extrae únicamente el trozo interno. Otra alternativa interesante de trabajo es de cortar excesos sin hacer incisiones en los bordes.
• Rutear con una plantilla a varios espesores: Se da usando un rotador de múltiples espesores para la fresa y un implemento de ajuste de espesor en el espigo-guía. En este caso, la plantilla tiene perfiles en varios espesores y se comienza a trabajar por el menor, haciendo el primer perfil y levantando sucesivamente el espigo-guía hasta que se ajustan todos los demás. De igual manera se procede con la fresa, la cual se baja a espesores pre-establecidos correspondientes a los perfiles de la plantilla etc.
• Patrón circular con varias plantillas: Al necesitar maquinar grandes cantidades de pequeños artículos, con el fin de disminuir el número de interrupciones de montaje y retiro de plantillas, se puede elaborar un patrón especial que tenga todas las plantillas. Cuando el tiempo de montaje y desmontaje es prácticamente igual al tiempo de trabajo, se elabora un segundo patrón múltiple, mientras todos los trabajos auxiliares los puede realizar un segundo operario y así utilizar la máquina al cien por ciento.

3 Ajuste de la pieza de trabajo a la plantilla

 Primero, se examina la pieza para estimar si todos sus lados se deben trabajar con el mismo golpe de émbolo o con más de uno. En el segundo caso, las partes que sobran a los lados o los huecos que eventualmente hayan sido cortados en la pieza, servirán de puntos de referencia y, de ser suficientemente grandes, servirán también para ajustar las grapas.

Ajustando por medio de una excéntrica: aquí, es necesaria la asistencia de soportes muy sólidos al otro extremo de la pieza, la cual también debe resistir esta compresión.

• Ajustando por medio de soporte puntal: El uso de un soporte elimina los inconvenientes de la grapa excéntrica, ya que la presión se efectúa sobre la plantilla.
• Ajustando por medio de tornillos: si la pieza de trabajo no es de madera dura, si la parte trasera es susceptible de sufrir daño y si la sección de material a retirar no es muy gruesa, se puede usar este práctico sistema. La pieza de trabajo se ajusta al patrón por medio de tornillos; martillando en los puntos que sobresalen de la pieza de trabajo.
• Ajustando por medio de succión: Este tipo de ajuste es muy eficiente aunque costoso. Sus limitaciones fuera del costo son: a.) maderas poco compactas con fisuras que admiten la filtración de aire.; b.) Piezas de trabajo muy angostas (2.0 a 3.0 cm. aprox.) que no ofrecen espacio de soporte suficiente para los succionadores, teniendo en cuenta la presión de trabajo necesaria en los extremos.
• Ejecución de dos medios perfiles en dos piezas de trabajo: cuando ninguno de los sistemas anteriores resulta eficiente, se puede elaborar una plantilla de tal manera que se ejecuten las dos mitades del perfil en dos piezas separadas de la serie. De esta manera cada una tendrá la mitad libre para el ajuste, que se haría mediante dos soportes fijos y grapas.

4- Plantilla del patrón

El cuarto punto es elaborar una plantilla del patrón de muestra, para lo cual es necesario contar con un pin-guía o anillos apropiados a fin de que la fresa dibuje suavemente los perfiles sobre los patrones establecidos y no se cometan errores al realizar las figuras.

Accesorios y Mercado para Ruteadoras

La ruteadora es una máquina muy versátil que puede realizar un ciclo de producción en serie, con el equipo de accesorios apropiados para el trabajo puntual.

Estos accesorios son: a.) Cabeza hidráulica flotante, para trabajar piezas que no estén paralelas o que estén deformes, b.) Accesorio copiador automático, indispensable en trabajos de producción serie de excelente calidad, c.) Brazo soporte de pivote para ejecución automática de piezas largas, un suplemento del copiador automático para trabajos como corte de paneles y puertas estrechas muy largas, d.) Rodillo de guía móvil para ruteado, usado en ruteado externo de perfiles o para rebajar lados.

Hoy en día existen accesorios especiales que permiten copiar perfiles automáticamente, sin embargo, se utilizan en máquinas muy costosas de control CNC y celdas fotoeléctricas, de hecho, algunos de estos accesorios copiadores automáticos, montados en ruteadoras normales, sólo sirven para trabajar un tipo de perfil particular.

El precio de una ruteadora con pedestal, que únicamente perfila, corta y rectifica verticalmente, en el mercado nacional es de 25 millones de pesos, y a partir de los requerimientos de cada producción se consiguen máquinas con tecnología más avanzada, como centros de fresado –que trabajan horizontal y verticalmente y además de perfilar, cortar y rectificar a mayor escala; perforan, lijan y enchapan caras y cantos– cuyo precio base puede estar la rededor de los 30 mil euros, aproximadamente, 80 millones de pesos.

Avances Tecnológicos para la Industria

En el mes septiembre de 2006, en el marco del Tercer Congreso Internacional de Ingeniería Mecánica y Primero de ingeniería Mecatrónica – CIMM ⁽³⁾, celebrado en Bogotá y organizado por las Universidad de los Andes y la Universidad Nacional de Colombia, fue presentado un prototipo de ruteadora CNC experimental con arquitectura paralela – 3DOF-I.P., fabricado por la empresa colombiana Mecanizados CNC Ltda., para la Universidad Nacional, como material para una tesis de maestría.

A continuación, publicamos un fragmento de las conclusiones extraídas del documento publicado en la red sobre el tema, y en el que se evidencia la importancia de complementar la gestión industrial con los adelantos e investigaciones académicas que favorecen el desarrollo tecnológico del país:

En el documento se expone que “para el desarrollo del prototipo se tomó como modelo la máquina “Orthoglide” desarrollada en la Universidad de Nates en Francia”, y que, en el proceso, se plantearon las principales diferencias entre las máquinas con arquitectura serial y paralela, se ilustró la metodología del proceso iniciando con un estudio de comportamiento cinemático que condujo a las dimensiones finales del prototipo; se expuso la etapa final de construcción aplicando teorías de diseño hacia el ensamble y, por último, se realizó la integración del sistema conectando los elementos necesarios para el control.

El prototipo en mención fue el resultado de varios años de trabajo de la Universidad Nacional (sede Bogotá) en el campo del CNC, estableciendo un punto importante de partida para continuar las investigaciones y adaptación de la tecnología de control numérico en nuestro país.

En su diseño, se acopló un sistema mecánico totalmente modular, de fácil ensamble y desensamble, para ofrecer la posibilidad de intercambiar partes para su mantenimiento. Todas sus partes son producto de una concepción sencilla en la que, tanto la facilidad de construcción, como la eliminación de procesos complejos de producción, fueron fundamentales.

La estructura de la máquina se realizó en madera a fin de reducir los costos iniciales de construcción – comprobándose que este es un material viable para la fabricación de prototipos– lo que permitió realizar una mayor inversión en los ejes de transmisión de potencia y en el mecanismo.

Debido a la complejidad constructiva, cinemática y dinámica de las máquinas-robot con arquitectura paralela y después de la experiencia de la Universidad Nacional con su prototipo, el documento recomendó realizar un estudio para el desarrollo y modelamiento de interpoladores para este tipo de máquinas a fin de que mecanicen piezas tridimensionales de forma libre pues, por presentar una base tecnológica diferentes a las de arquitectura serial, no utilizan directamente los software CAD/CAM disponibles en el mercado.

También se recomendó iniciar estudios de investigación de dinámica para modelar y sintonizar un control no lineal en el prototipo del Orthoglide.

A través de estas iniciativas que llegan a feliz y valioso término, se evidencia la importancia que la academia tiene como motor en el desarrollo industrial del país, en este caso, la empresa Mecanizados CNC Ltda. donó a la Universidad Nacional de Colombia su participación en el proyecto, convencida de que a partir de este punto, la nueva tecnología lograda por el trabajo conjunto generarán muchos frutos más.’’

 Fuente: 

Daniel Gustavo Téllez Durán. Gerente Administrativo, Primal Ltda. primal@primal.com.co

 Citas:

• Plano Inclinado: La nueva generación de ruteadoras. Artículo, sección maquinaria. Edición No. 42 de M&M (dic 2003 – mar 2004)
• Una máquina puede estar equipada con varios pines de diferentes diámetros en el extremo.Para mayor información sobre esta máquina y sus especificaciones técnicas visitar: ing.unal.edu.co/SIPDI/libros/CIMM2006.pdf.