¿Qué es el mecanizado CNC? Características, procesos y tipos
¿Frustrado por las piezas imprecisas y el costoso mecanizado manual? La falta de precisión puede paralizar sus proyectos. Descubra cómo las máquinas CNC revolucionan la fabricación con una precisión y eficacia inigualables. ¡Aprenda el proceso y libere el potencial de la creación automatizada!
1. ¿Qué es una máquina CNC?
Las máquinas de control numérico por ordenador (CNC) han revolucionado la fabricación automatizando la creación de piezas con una precisión sin igual. A diferencia del mecanizado manual, las máquinas CNC utilizan software informático preprogramado para dictar el movimiento de las herramientas de corte. Imagine un plano digital traducido a forma física. Estas máquinas funcionan eliminando material de una pieza de trabajo, un proceso conocido como fabricación sustractiva.
Un sistema CNC se inicia con cortes programados cargados en el software, que proporciona una respuesta similar a la de un robot para llevar a cabo las tareas dimensionales. Con una precisión de aproximadamente +/- 0,001 pulgadas (0,025 mm), el mecanizado CNC garantiza que las piezas se fabriquen de acuerdo con parámetros de diseño muy específicos.
2. La importancia del mecanizado CNC
El mecanizado CNC no es sólo automatización; se trata de mejorar significativamente las capacidades y la eficacia de los procesos de fabricación modernos. Su importancia se extiende a la precisión, la consistencia y la velocidad de producción en general.
La capacidad de las máquinas CNC para realizar procesos secundarios en piezas de fundición a presión, como la eliminación de rebabas y el taladrado de precisión, es un aspecto crucial de su función. Esto garantiza el cumplimiento de requisitos de tolerancia más estrictos y una mayor calidad superficial.
Además, la tecnología CNC se utiliza a menudo en la fabricación de moldes para procesar componentes de moldes de alta precisión, lo que mejora aún más la consistencia y la calidad de los productos de fundición a presión.
3. Proceso de mecanizado CNC
El proceso de mecanizado CNC es un flujo de trabajo racionalizado que convierte los diseños digitales en piezas tangibles. A continuación, le mostramos en detalle cada paso:
Diseñar un modelo CAD
El proceso comienza con la creación de un modelo 2D o 3D mediante software CAD como SolidWorks o AutoCAD. Este modelo dicta las especificaciones exactas de la pieza. El software permite a diseñadores y fabricantes hacer un modelo o renderizar sus piezas y diseñar sus productos según especificaciones técnicas personalizadas, como dimensiones y geometrías.
Convertir a un formato compatible con CNC
A continuación, el archivo CAD se convierte a un formato compatible con CNC, normalmente utilizando software CAM como Fusion 360. Este paso genera el código G, que contiene instrucciones para la máquina CNC, incluidas las trayectorias de las herramientas, las velocidades de corte y las velocidades de los husillos. El software controla cuándo, dónde y cómo se mueven las máquinas herramienta.
Máquinas de preparación
La configuración de la máquina CNC incluye el montaje seguro de la pieza de trabajo en la mesa, los husillos o las pinzas de la máquina. A continuación, se fijan las herramientas de corte adecuadas, como taladros y fresas, al husillo de la máquina.
Mecanizar la ejecución
El programa CNC actúa como instrucciones para la máquina CNC. Una vez configurada la máquina, se ejecuta el programa CNC. La máquina sigue automáticamente las instrucciones del código G para retirar material de la pieza, dándole forma gradualmente hasta obtener el producto final.
4. Principales tipos de operaciones de mecanizado CNC
El mecanizado CNC ofrece una amplia gama de operaciones, cada una de ellas adaptada a tareas y materiales específicos. Estos procesos controlados por ordenador garantizan la precisión y la eficacia en diversos sectores.
Taladrado CNC
Se trata de un proceso fundamental que emplea brocas giratorias para crear orificios cilíndricos. La selección de las brocas es una decisión crítica, con distintos tipos diseñados para materiales y profundidades de agujero específicos. Las brocas puntuales, por ejemplo, establecen meticulosamente un punto de partida preciso, evitando que la broca se desvíe.
Para agujeros más profundos, se prefieren las brocas de pico, que se retraen periódicamente para evacuar las virutas y mitigar la acumulación de calor, una técnica que suele ejecutarse en incrementos de una a tres veces el diámetro de la broca. Además, las brocas de refrigeración pasante disponen de canales internos que llevan el refrigerante directamente al filo de corte, lo que prolonga la vida útil de la herramienta y mejora la evacuación de la viruta.
Fresado CNC
El fresado CNC utiliza herramientas de corte multipunto giratorias para dar forma a las piezas de trabajo con precisión. Estas fresadoras pueden orientarse horizontal o verticalmente, ofreciendo movimiento en tres o más ejes para geometrías complejas. Las técnicas clave, como el fresado ascendente, en el que la fresa se mueve en la misma dirección que el avance, consiguen acabados más suaves, pero exigen una configuración rígida para evitar la vibración de la fresa.
Por el contrario, el fresado convencional, en el que la fresa se desplaza en sentido contrario al de avance, proporciona un mejor control, especialmente en máquinas más antiguas, aunque puede dar lugar a un acabado más rugoso. Además, las estrategias de optimización de la trayectoria de la herramienta, como el fresado trocoidal, que emplea trayectorias circulares, reducen la tensión sobre la fresa, lo que facilita una mayor velocidad de arranque de material.
Tornos CNC
Consisten en retirar material de una pieza giratoria mediante el uso de herramientas de corte de un solo punto. Este proceso es ideal para crear piezas cilíndricas, con características como ranuras, conos y roscas. Conseguir precisión en el torneado implica pasos cuidadosamente orquestados. Las pasadas de desbaste se emplean para eliminar cantidades significativas de material utilizando parámetros de corte agresivos, como altas velocidades de avance y cortes profundos.
Posteriormente, las pasadas de acabado utilizan cortes ligeros y altas velocidades de husillo para conseguir el acabado superficial y la precisión dimensional deseados. Algunos tornos CNC avanzados incorporan cabezales de fresado accionados por herramientas vivas capaces de realizar operaciones de taladrado y fresado en la pieza giratoria, eliminando así la necesidad de configuraciones de fresado independientes.
Fresadoras CNC
Aunque son similares a las fresadoras, suelen utilizarse para trabajar con materiales más blandos, como madera, plásticos y materiales compuestos. Estas fresadoras se distinguen por su capacidad de aprovechar el control numérico por ordenador para dirigir el husillo y las trayectorias de la máquina herramienta, dando forma a los materiales de manera eficaz.
Técnicas específicas como el pelado de cebollas, en el que se deja una fina capa de material para sujetar la pieza durante el mecanizado, evitan movimientos o vibraciones, y la capa se retira en una pasada final de acabado. La sujeción por vacío es otra técnica crucial, en la que se emplea una mesa de vacío para sujetar firmemente la pieza en su sitio, lo que resulta especialmente vital para materiales grandes o finos. Además, la fabricación anidada optimiza el uso del material al disponer varias piezas de forma eficiente en una sola lámina.
Cortadoras de plasma CNC
Para materiales conductores de electricidad como el acero, el aluminio y el cobre, las cortadoras de plasma CNC ofrecen una solución de corte precisa mediante una antorcha de plasma de alta potencia. Las consideraciones cruciales en este proceso incluyen la optimización de la velocidad de corte para equilibrar la calidad de corte y la tasa de eliminación de material. Si es demasiado lenta, puede acumularse demasiada escoria; si es demasiado rápida, los cortes pueden quedar incompletos.
La selección del gas plasma, como oxígeno para acero o argón/hidrógeno para aluminio, también es vital para lograr la mejor calidad de corte y minimizar la oxidación. Además, garantizar un retardo de perforación suficiente permite que el arco de plasma penetre completamente en el material antes de iniciar el movimiento de corte.
Máquinas de descarga eléctrica CNC
Las máquinas de electroerosión (EDM) CNC dan forma a los materiales mediante chispas eléctricas controladas. Esta categoría abarca dos tipos principales. La electroerosión por penetración emplea un electrodo perfilado para crear una cavidad en la pieza, lo que la hace ideal para formas complejas y detalles intrincados.
La electroerosión por hilo, por su parte, utiliza un electrodo de hilo fino para cortar la pieza, similar a una sierra de cinta, y es muy adecuada para cortar perfiles intrincados y agujeros pasantes. Para la electroerosión es esencial el uso de un fluido dieléctrico, a menudo agua desionizada o aceite, que sirve para eliminar los residuos, enfriar la pieza y controlar cuidadosamente la descarga eléctrica. Las propiedades del fluido son fundamentales para lograr resultados óptimos.
5. Cómo el mecanizado CNC revoluciona la fundición a presión
En el proceso de fundición a presión, lograr una precisión y exactitud excepcionales es primordial, y el mecanizado CNC (control numérico por ordenador) desempeña un papel fundamental en este sentido. A diferencia de los métodos tradicionales, que dependen en gran medida de la operación manual, el mecanizado CNC utiliza modelos 3D detallados, básicamente planos digitales, que se convierten en instrucciones precisas para las máquinas. De este modo se minimiza la intervención humana y se garantiza que todas y cada una de las piezas de fundición se procesen según las especificaciones exactas una vez que salen del molde.
Las máquinas CNC avanzadas, como las que emplean diseños innovadores con formas de icosaedro y capacidades multieje, ofrecen ventajas adicionales. Estas máquinas presentan altos índices de arranque de viruta, lo que permite una producción más rápida. Mantienen una calidad constante gracias a su alta repetibilidad, incluso en piezas grandes y complejas.
Además, su capacidad para mecanizar piezas desde varios lados en una sola configuración, su diseño robusto y su resistencia a las fluctuaciones ambientales los convierten en una herramienta inestimable para crear moldes de fundición a presión complejos y de alto rendimiento.
6. Las mejores soluciones de fabricación en Teamsworld
El mecanizado CNC ofrece ventajas en términos de precisión, exactitud y acabado superficial. Mientras que fundición y forja proporcionan medios eficaces para crear piezas de forma casi neta, el mecanizado CNC aporta servicios secundarios críticos como la eliminación de rebabas, el taladrado de precisión y el posicionamiento refinado de orificios, lo que permite cumplir estrictos requisitos de tolerancia y calidad superficial.
Seleccionar un socio con experiencia en mecanizado CNC, junto con capacidades de fundición y forja, es crucial para garantizar la pieza ideal, como un disipador térmico de aluminio o un motor de automóvil.
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