Mecanizado preciso de metales:lo que necesita saber

Para prototipos y piezas de uso final, la precisión es un aspecto muy importante del mecanizado de metales. Precisión significa que está obteniendo una pieza que se ve y se siente exactamente como la que diseñó, sin errores que puedan afectar la función mecánica.

Gracias al auge del control numérico por ordenador o CNC máquinas, el proceso de fabricación sustractivo del mecanizado de metales ahora es más preciso que nunca, lo que lo hace adecuado para industrias críticas de tolerancia como la aeroespacial. Los maquinistas pueden usar computadoras para programar la trayectoria de la herramienta de corte al micrómetro, eliminando virtualmente las imprecisiones causadas por errores humanos. Siempre que la máquina CNC esté configurada correctamente, debe cortar piezas de metal con un alto nivel de precisión.

Pero hay muchos factores fundamentales que contribuyen a la precisión del mecanizado de metales. La calidad de la máquina, la selección de materiales e incluso la temperatura ambiente en el taller de máquinas pueden desempeñar un papel, y algunos clientes pueden tener requisitos de precisión muy diferentes a los de otros.

Este artículo analiza los entresijos del mecanizado preciso de metales y explica conceptos como exactitud, precisión y tolerancia.

Piezas de mecanizado de metal precisas 

Piezas de mecanizado de metal precisas

¿Qué es la precisión de mecanizado?

Aunque exactitud y precisión pueden parecer sinónimos, tienen diferentes significados cuando se trata de operaciones de mecanizado. Por lo tanto, es importante saber qué queremos decir con los diferentes términos.

En el contexto de los procesos de mecanizado de metales, la precisión es el grado en que una máquina puede igualar las medidas especificadas en el diseño.

Si un torno o una fresadora pueden cortar una ubicación exacta especificada en el diseño, entonces tiene un alto nivel de precisión.

Si ocasionalmente no da en el blanco, pero en promedio golpea la ubicación correcta, entonces podemos decir que todavía tiene un alto nivel de precisión y es capaz de formar con precisión la forma deseada de la pieza de trabajo.

Sin embargo, es importante destacar que una buena máquina CNC hará más que solo dar en el blanco en promedio... 

¿Qué es la repetibilidad del mecanizado o la precisión del mecanizado?

Mecanizado de precisión se refiere a la similitud de las medidas después de múltiples intentos, o entre múltiples copias de una pieza.

En otras palabras, si una máquina golpea exactamente el mismo lugar en 100 copias de una pieza, entonces tiene un alto nivel de precisión.

¡Esto es diferente a la precisión, porque la precisión no está específicamente relacionada con si el "punto" es el mismo punto especificado en el diseño! Una máquina puede ser muy precisa, incluso si corta constantemente 3 mm a la izquierda de la marca deseada.

Claramente entonces, es importante tener precisión y precisión.

Precisión significa que está acertando las coordenadas especificadas en el diseño, y precisión significa que las está acertando consistentemente en varias unidades.

¿Qué es la tolerancia de mecanizado?

En el mecanizado, la tolerancia se refiere a la desviación de un valor entre cortes. Por lo tanto, está relacionado con la precisión, pero es un valor especificado por el cliente más que un atributo de la máquina en sí.

Si un cliente requiere que una característica de una pieza sea muy consistente entre las unidades, especificará tolerancias estrictas en esa característica, lo que permitirá una desviación mínima. En la práctica, esto significa que la máquina debe operarse más lentamente y con más cuidado.

Si se especifica una tolerancia menor (en una característica no mecánica, por ejemplo), el mecanizado se puede realizar más rápido.

Aunque la tolerancia la define el cliente, las máquinas suelen especificar su tolerancia estándar y la tolerancia mínima posible.

¿Qué contribuye a la precisión de una máquina CNC?

La precisión de una máquina CNC depende de varios factores, algunos de los cuales están determinados por el fabricante de la máquina CNC y otros pueden ser controlados por el maquinista.

Para lograr un mecanizado de metal preciso, se deben tener en cuenta los siguientes factores: 

Máquina calidad :Ya se trate de una fresadora, de un torno o de una solución alternativa (mecanizado por descarga eléctrica (EDM), corte por plasma, corte por láser, chorro de agua, etc.), una máquina bien construida con componentes de alta calidad normalmente produce piezas más precisas que una máquina de baja calidad.

Máquina condición :Todos los tipos de máquinas contienen innumerables componentes, por lo que el mantenimiento adecuado es esencial para mantenerlos precisos.

Condición de la herramienta :Las herramientas de corte desafiladas y desgastadas que muestran signos de desgaste en incidencia, desgaste en cráter, etc. reducirán la precisión de una máquina CNC, por lo que es esencial mantenerlas en buenas condiciones. Las herramientas desafiladas también aumentarán las temperaturas de corte, que es otro factor que reduce la precisión. Las herramientas de corte deben reemplazarse cuando estén desgastadas, aunque se pueden usar amoladoras para mantenerlas afiladas por más tiempo. Algunas materias primas, especialmente los compuestos, pueden causar más desgaste de herramientas que otras.

Sujeción :La sujeción y fijación adecuadas son esenciales para un mecanizado preciso, ya que reduce la vibración y el movimiento de la pieza de trabajo.

Inspección en máquina :

Las herramientas de retroalimentación, como las sondas en la máquina, pueden decirle al maquinista si la máquina está cortando con precisión durante el trabajo. Estas herramientas también se pueden utilizar para corregir cualquier desviación en tiempo real, aumentando así la precisión. Más información sobre la inspección en máquina.

Inspección en proceso y en máquina para piezas mecanizadas

Temperatura y humedad :El entorno de trabajo puede afectar la precisión del mecanizado. Aunque las máquinas son capaces de cortar piezas en condiciones cálidas, es esencial mantener la consistencia térmica para evitar desviaciones.

Calibración :Las máquinas herramienta deben calibrarse a intervalos regulares para mantener la precisión.

¿Cuáles son los mejores metales para un mecanizado preciso de metales?

El mecanizado preciso de metales se logra mejor con materiales adecuados para el mecanizado CNC.

Porque aunque es posible mecanizar con precisión incluso los metales y las aleaciones más resistentes, algunos materiales difíciles de mecanizar pueden afectar negativamente a la precisión del mecanizado.

La maquinabilidad de un metal se refiere a la facilidad con que una herramienta de corte puede cortarlo. Los metales altamente mecanizables se pueden cortar rápidamente a baja potencia, produciendo un acabado superficial de alta calidad sin causar un desgaste significativo en la herramienta de corte.

Algunos metales altamente mecanizables incluyen: 

• Aluminio 6061 
• Aluminio 7075 
• Aluminio 2024 
• Acero inoxidable 303 
• Acero inoxidable 304
• Latón C35300 

En teoría, una buena máquina CNC aún debería poder cortar un metal difícil de mecanizar, aunque requerirá más tiempo y consumo de energía.

Pero estos metales difíciles de mecanizar pueden tener un efecto negativo indirecto en la precisión.

Los metales no mecanizables pueden aumentar drásticamente el desgaste de la herramienta y las herramientas desafiladas pueden reducir tanto la exactitud como la precisión de la máquina.

Además, la mayoría de los clientes quieren encontrar un buen equilibrio entre velocidad y precisión. Si el mecanizado preciso de metales exige velocidades de corte extremadamente bajas porque el metal es difícil de mecanizar, es posible que el proyecto no valga la pena.

¿Cuándo necesita un mecanizado de metal preciso?

El mecanizado de metal preciso es importante por muchas razones, desde garantizar la satisfacción del cliente hasta garantizar la funcionalidad mecánica de una pieza.

Los proyectos que exigen una alta precisión pueden incluir: 

• Prototipos de metal para propuestas de inversores, donde las inexactitudes visibles pueden dar una impresión negativa a los profesionales de alto nivel.
• Piezas mecánicas que interactúan con otras piezas. La funcionalidad adecuada se puede controlar especificando una tolerancia adecuada, pero aún se requiere una buena precisión para garantizar la compatibilidad entre las piezas.
• Piezas fabricadas con un metal escaso o caro, donde la chatarra excesiva perjudicaría la viabilidad económica del proyecto. (Por supuesto, minimizar el desperdicio siempre es beneficioso). 
• Empleos para socios potenciales a largo plazo. Cuando trabaje con un nuevo cliente, aumentará sus posibilidades de una asociación a largo plazo al proporcionarles piezas mecanizadas con precisión desde el primer momento. En algunos casos, los clientes solo aceptarán pedidos si se puede garantizar un nivel de precisión.

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