El mecanizado por control numérico computerizado (CNC) ha revolucionado la fabricación. Hoy en día, operan en todas las industrias, estableciendo el estándar de velocidad, precisión y tolerancias estrictas. A medida que crece la demanda de los consumidores de una calidad superior y plazos de entrega rápidos, la industria del mecanizado CNC innova, facilitando piezas con una geometría cada vez más compleja a velocidades cada vez más rápidas.
Con esta guía de mecanizado CNC, cubrirá los aspectos básicos, comprenderá la programación y aprenderá qué esperar en el futuro.
El mecanizado CNC es un proceso de fabricación informatizado en el que el software y el código controlan los movimientos de la máquina. El proceso de mecanizado CNC es sustractivo, lo que significa que los objetos se moldean eliminando material de una pieza hasta alcanzar los parámetros deseados.
Los ingenieros de diseño introducen un modelo complejo en un software especializado, que a su vez genera el código que controla las máquinas CNC. Las máquinas fabrican la pieza basándose en las restricciones que el programador establece en el software. El software genera automáticamente trayectorias de herramientas, velocidades de refrigerante, velocidades de avance y otros parámetros para fabricar la pieza utilizando los materiales especificados por los ingenieros de diseño.
El lenguaje utilizado para codificar las máquinas CNC se denomina código G. La creación de una pieza mecanizada implica realizar un diseño asistido por ordenador (CAD) y convertirlo en un software de fabricación asistida por ordenador (CAM). A continuación, el software CAM traduce las trayectorias de las herramientas para la máquina CNC. Tras introducir el programa, el operario realiza una prueba de funcionamiento para identificar y corregir posibles errores.
El proceso se adapta a diversos materiales, como metales, plásticos, madera, materiales compuestos, vidrio y espuma. Cada pieza requiere un programa informático específico para garantizar tolerancias estrictas, velocidad de mecanizado, longevidad de la herramienta, acabado superficial, etc.
El mecanizado CNC ha revolucionado la fabricación, permitiendo a las organizaciones producir componentes altamente repetibles. Reduce los errores humanos, aumenta la rentabilidad y fomenta la calidad. Algunas de las muchas ventajas del mecanizado CNC son:
El proceso de mecanizado CNC comprende múltiples operaciones de mecanizado por ordenador, incluidos varios procesos mecánicos. Algunas de las máquinas CNC más comunes son:
Las fresadoras CNC mueven herramientas de corte multipunto giratorias para eliminar material de la pieza. El proceso a menudo implica alimentar la pieza de trabajo a la herramienta de corte contra la rotación, forzando la pieza de trabajo contra la característica de retención para lograr dimensiones más ajustadas. Existen varias fresadoras para diferentes funciones, como escariadores, fresadoras frontales y machos de roscar. Las fresadoras CNC básicas tienen un sistema de tres ejes, aunque las máquinas más modernas pueden alojar varios ejes adicionales.
El taladrado utiliza brocas multipunto para producir orificios cilíndricos en la pieza. Aunque funcionan principalmente alimentando la broca perpendicularmente al plano de la superficie de la pieza, es posible realizar operaciones de taladrado angular con configuraciones de máquina especializadas. Estas máquinas son ideales para taladrar agujeros en materiales que sujetan tornillos, y son habituales en aplicaciones de ensamblaje como piezas de automoción y electrónica.
Muchas máquinas CNC funcionan haciendo girar el material de la pieza alrededor de un eje primario. Las herramientas de corte del torno retiran el material de la pieza de trabajo con precisión y rapidez. Los tornos CNC son ideales para producir diseños complejos. Las máquinas CNC modernas suelen incorporar fresadoras y tornos en una sola máquina.
El proceso de torneado emplea herramientas de corte en una pieza giratoria. Un torno mueve la herramienta de corte, restando superficie hasta alcanzar el diámetro deseado. Este proceso produce piezas cilíndricas con características interiores y exteriores.
Las máquinas CNC son complejas, con muchos componentes que trabajan juntos para crear las estrechas tolerancias necesarias para la fabricación. Constan de muchos componentes críticos, algunos de los más importantes de los cuales incluyen:
El husillo es la columna vertebral de la máquina CNC. Se compone de un eje situado en el centro del eje de rotación de la máquina y aplica el par, la velocidad y el control necesarios para el éxito del mecanizado. Las máquinas pueden tener uno o varios husillos en función de la tarea y la aplicación. Existen muchos tipos diferentes de husillos para diversas aplicaciones, incluido el corte de metal, piedra y madera.
El dispositivo de entrada permite a los operarios cargar programas CNC en la máquina. Varían en función de la operación, pero algunos dispositivos de entrada estándar incluyen:
El dispositivo de entrada proporciona el código, y la MCU combina hardware y software que lo lee y lo traduce en instrucciones. A continuación, envía estas instrucciones a los controladores de las herramientas para que puedan realizar las acciones de mecanizado pertinentes. La MCU actúa como intérprete, transformando las coordenadas codificadas en movimientos de la máquina e interpretando la información procedente de los sensores de retroalimentación.
Una máquina herramienta es cualquier herramienta que interactúa con la pieza de trabajo. Dependiendo del tipo de máquina CNC, tienen varias formas, aunque las herramientas de corte son las más comunes. Los tornos utilizan herramientas fijas y la pieza gira para realizar los cortes. Las fresadoras hacen lo contrario, desplazando las herramientas giratorias sobre el material. Una máquina CNC de +4 ejes es más compleja y mueve la pieza y la herramienta para conseguir acabados más detallados.
El sistema de accionamiento de una máquina consta de motores que mueven las máquinas herramienta a lo largo y alrededor de los distintos ejes. Una combinación de servomotores, husillos de bolas y guías lineales controla los movimientos de la máquina CNC y los mantiene precisos.
El éxito del mecanizado CNC requiere total exactitud y precisión. El sistema de realimentación es una medida de control que verifica y ajusta los movimientos de la máquina, comprobando la exactitud y precisión del sistema de accionamiento.
Las unidades de visualización ofrecen a los operadores una visión de cada máquina, mostrando información importante sobre cómo interactúan con las distintas funciones de la máquina. También proporcionan información sobre el estado de funcionamiento actual de la máquina.
Las máquinas herramienta modernas se centran en la velocidad y la precisión para satisfacer las cambiantes demandas de los consumidores. Los proveedores seguirán superando los límites a medida que las máquinas CNC ayuden a los fabricantes a producir resultados de mayor calidad y mejorar la eficiencia del flujo de trabajo. El auge de la inteligencia artificial (IA) puede transformar aún más el mecanizado CNC.
En el nivel más básico, los algoritmos de IA pueden hacer recomendaciones de mantenimiento predictivo, lo que mejora la precisión, acelera los tiempos de producción y ahorra costes. A partir de ahí, la IA tiene el potencial de encontrar mejores rutas para las herramientas que reduzcan el tiempo de procesamiento y aumenten la calidad. Estos avances contribuyen a un entorno de producción más sostenible.
La integración de la IA proporciona soluciones de mecanizado más inteligentes y adaptables. El análisis de big data puede aplicarse a los datos de producción, identificando correlaciones entre las variables de producción y los defectos y permitiendo predecir los problemas de calidad antes de que se produzcan. La detección temprana allana el camino para estrategias avanzadas de mantenimiento predictivo. Una vez más, estas mejoras en los procesos tienen implicaciones positivas para la sostenibilidad en la fabricación. El mecanizado CNC seguirá evolucionando para reducir su impacto. Es probable que en el futuro haya máquinas más eficientes desde el punto de vista energético, materiales ecológicos y programas integrales de reciclaje para reducir los residuos.
El éxito del mecanizado CNC depende de la calidad y fiabilidad de las piezas de la máquina herramienta. Cualquier ineficiencia en los componentes tiene un efecto significativo en el conjunto de sus operaciones. Setco establece los estándares en el diseño, fabricación y reparación de husillos CNC de precisión, guías, cabezales de fresado y otros componentes. Nuestros técnicos cualificados y experimentados pueden guiarle a través de sus actualizaciones de mecanizado CNC, aumentando la calidad y la eficiencia.
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