Qué es el fresado CNC y cómo funciona:todo lo que necesita saber

El fresado CNC es uno de los avances tecnológicos más impresionantes de este siglo.

Aunque la mayoría de las personas están más familiarizadas con la impresión 3D como una forma de producir impresiones físicas precisas, el fresado CNC existe desde hace más tiempo y todavía se usa ampliamente en la actualidad.

Desde su amplia gama de aplicaciones en la industria electrónica hasta su uso frecuente por parte de las empresas de fabricación, la tecnología sigue creciendo y evolucionando rápidamente a medida que más y más empresas descubren su eficacia.

Por lo tanto, con el mecanizado CNC expandiéndose a nuevas industrias, como la fabricación de instrumentos musicales, no sorprende que se estime que la tecnología en sí misma se convertirá en una industria de 100 mil millones de dólares para 2025.

Aún así, a pesar de que el proceso y los usos del fresado CNC son bien conocidos por las personas que operan en la industria, los que están fuera pueden estar mucho menos familiarizados con la forma en que se puede aplicar o incluso cómo funciona.

Entonces, en este artículo, profundicemos en el tema de qué es el fresado CNC, en qué se diferencia de la impresión 3D, quién podría beneficiarse más de la tecnología y respondamos todas las preguntas esenciales que pueda tener.

¿Qué es el fresado CNC?

Para comprender el proceso de fresado CNC, dividámoslo en sus dos componentes:'CNC' y 'Fresado '. El fresado es el proceso en el que se gira una pieza de trabajo a lo largo de los ejes de rotación y se utilizan herramientas de corte para quitar piezas de la pieza de trabajo.

Esto se hace para dar forma a la pieza de trabajo según el requisito. Una cosa importante a tener en cuenta es que esta tecnología es diferente de otros métodos de modelado como la impresión 3D.

Esto se debe a que el fresado funciona eliminando material de la pieza de trabajo, mientras que otras alternativas funcionan agregando material a la pieza de trabajo.

Ahora llegando a 'CNC', significa Control Numérico por Computadora. CNC permite controlar los cortadores y el movimiento de la pieza con software de computadora. Con controles computarizados, no hay necesidad de mano de obra para controlar los procesos de movimiento.

¿Quién inventó el fresado CNC?

El concepto de fresado se remonta al siglo XVIII. Sin embargo, las primeras fresadoras CNC se desarrollaron por primera vez a principios de la década de 1950.

El mérito de haber inventado las fresadoras CNC es de Richard Kegg. Creó esta máquina con la ayuda del MIT en 1952 y la llamó Cincinnati Milacron Hydrotel.

¿Cómo funciona el fresado CNC?

En principio, el fresado CNC es un proceso básico en el que toma una pieza de trabajo inicial y continúa eliminando material de ella en diferentes lugares con una herramienta de corte. Para llegar a estas diferentes ubicaciones, la pieza de trabajo continúa girando.

En realidad, todo el proceso de fresado CNC pasa por varios pasos.

¿Cuáles son las diferentes etapas de un proceso típico de fresado CNC?

1. Creación de modelo CAD

Lo primero es lo primero, debe crear un plano del modelo CAD para la forma de la pieza deseada. CAD significa Diseño Asistido por Computadora. Como sugiere el nombre, el software CAD lo ayuda a crear un modelo 2D o 3D para cualquier cosa que tenga en mente.

Lea nuestros consejos y trucos para preparar modelos y dibujos CAD para fresado CNC.

2. Conversión de CAD a CNC

La fresadora CNC no reconocerá un modelo CAD directamente. Sin embargo, puede convertir el modelo CAD en un programa CNC muy fácilmente. Estas funciones ya están presentes en la mayoría de los programas de CAD.

3. Configuración de Fresadoras CNC

Antes de iniciar el programa, es importante configurar correctamente la máquina y la pieza de trabajo. Los pasos particulares para configurar la máquina CNC pueden variar según los diferentes fabricantes y modelos.

4. Ejecutando el Programa

Una vez que la máquina está configurada correctamente, el operador puede ejecutar el programa de la máquina CNC. Todo el proceso de fresado que sigue se hará automáticamente. Una vez que se complete la ejecución del programa, la máquina creará la pieza requerida.

¿Cuáles son los diferentes métodos de fresado CNC?

Debido a la amplia aplicación del proceso de mecanizado CNC, ahora ya no es un proceso único sino, de hecho, un gran campo en sí mismo. Hay muchas formas diferentes de operaciones de fresado CNC disponibles hoy en día. Estos diferentes métodos de fresado CNC incluyen:

Fresado simple:

El fresado simple es el proceso de fresado más popular que existe. En el fresado plano, el propósito es crear superficies planas que sean paralelas a los ejes de rotación de la herramienta de corte.

Fresado angular:

En el fresado angular, el fresado se lleva a cabo quitando material de una superficie plana con el cortador cortando la pieza de trabajo en un ángulo que no es un ángulo recto. Para entenderlo mejor, considérelo como un cortador en ángulo que extrae material de la pieza de trabajo.

Fresado frontal:

En el fresado frontal, la pieza de trabajo que se fresa forma un ángulo recto con los ejes de rotación de la fresa. Este proceso de fresado se suele aplicar para mecanizar la cara de barras y placas.

Fresado de formas:

El proceso de fresado de formas se aplica al mecanizado de la pieza de trabajo para crear superficies irregulares, como curvas. En el fresado de formas, la forma del cortador es la misma que la forma requerida de los contornos.

Otras operaciones de fresado CNC

Además de estos procesos comunes de fresado CNC, también existen otros métodos para crear piezas especializadas. Estos métodos incluyen:

Fresado en grupo:

En el fresado en grupo, se montan dos o más herramientas de corte en un solo árbol de máquina. Cada cortador trabaja individualmente en la pieza de trabajo, aumentando la tasa de producción. Los cortadores pueden variar en cuanto a su forma y tamaño.

Fresado a horcajadas:

El fresado a horcajadas es una forma especializada de fresadora en grupo. En el fresado a horcajadas, las dos o más herramientas de corte se montan paralelas entre sí. Estos cortadores trabajan en la cara y los lados de la pieza de trabajo al mismo tiempo.

Fresado de engranajes:

El fresado de engranajes también se conoce como tallado de engranajes. Es una forma muy especial de fresado aplicada para la creación de engranajes. Utiliza cortadores curvos para eliminar los materiales del espacio previsto entre los dientes del engranaje.

Fresado de perfiles:

El fresado de perfiles se utiliza para completar el proceso de acabado de la conformación, incluido el trabajo en superficies verticales o inclinadas. Este proceso de fresado CNC también se utiliza para acabar la superficie convexa y cóncava de la pieza de trabajo.

Equipos y componentes del proceso de fresado CNC

Estos son los diferentes componentes por los que pasará durante todo el proceso de fresado CNC:

Software de soporte

Como mencionamos en las secciones anteriores, el diseño de un modelo CNC requiere el uso de un software de diseño asistido por computadora (CAD) y un software de fabricación asistida por computadora (CAM). CAD hará el trabajo de diseñar la pieza y CAM hará el trabajo de hacer que la máquina CNC entienda el diseño.

Componentes de fresadora CNC

Obviamente, el fresado CNC no se puede completar sin una fresadora CNC. Hay muchos tipos diferentes de fresadoras por ahí. Los componentes de la máquina pueden variar según el modelo que utilice.

En general, encontrará los siguientes componentes en todas las fresadoras CNC:

• Mesa de trabajo :La mesa de trabajo sostiene la pieza de trabajo que requiere fresado CNC. En general, la pieza de trabajo se sujeta a la mesa de trabajo con un dispositivo de retención.
• Silla de montar :El sillín está presente debajo de la mesa de trabajo como apoyo. El sillín también proporciona movimiento a la mesa de trabajo en paralelo al eje del husillo.
• Husillo :El husillo sostiene la herramienta de corte (también conocida como herramienta de corte) y es responsable del movimiento de la herramienta de corte.
• Cenador :Arbor es el eje que pasa a través del husillo. En el caso del fresado en serie y el fresado en silla de montar, se pueden montar varias herramientas de corte en los mismos ejes. Los ejes vienen en muchas formas y tamaños diferentes, su uso depende de los requisitos y el tipo de fresadora.
• Carnero :Ram no está presente en todas las fresadoras. Suele verse en fresadoras verticales y fresadoras angulares. Proporciona soporte al husillo. Ram se puede ajustar en diferentes posiciones para diferentes requisitos de corte.
• Máquinas herramientas :Una máquina herramienta o herramienta de corte es el componente para eliminar material de la pieza de trabajo. Hay muchos tipos diferentes de herramientas de corte disponibles, que veremos en breve.
• Interfaz :La Interfaz Máquina es la consola digital presente en la fresadora CNC. El operador hace uso de la interfaz para cargar y ejecutar los programas y realizar operaciones básicas de fresado CNC.
• Rodilla :La rodilla está presente debajo del sillín como apoyo. La rodilla se puede ajustar en posición vertical. La rodilla levantada o bajada puede brindar la opción de ajustar la altura de la pieza de trabajo para diferentes requisitos de fresado.
• Columna :La columna puede verse como el esqueleto de toda la fresadora CNC. Proporciona resistencia mecánica a la máquina al mantener unido todo el conjunto. La columna puede tener secciones adicionales en el interior para contener el aceite refrigerante y otros ensamblajes.

¿Cuáles son los diferentes tipos de herramientas de corte para fresadoras CNC?

El fresado CNC tiene aplicaciones tan amplias que existen muchos tipos diferentes de herramientas de corte disponibles para diferentes trabajos. Algunas de estas herramientas de corte son:

• Fresas de extremo
• Fresas frontales
• Fresado de losas
• Cortador de moscas
• Cortador de bolas
• Herramientas de corte multipunto
• Cortador de molino hueco
• Cortador de engranajes involuntarios
• Herramienta para cortar hilos
• Cortadores deslizantes y frontales
• Herramienta de corte cojeando
• Herramientas de corte de cola de milano
• Fresas de desbaste

¿Cuáles son los diferentes tipos de fresadoras CNC?

Aquí hay una breve descripción de los diferentes tipos de operaciones de fresado CNC en uso.

Fresado horizontal

En máquinas horizontales, el husillo está presente en paralelo a la superficie de la pieza de trabajo. Puede crear superficies planas, planos, planos inclinados y ranuras en la pieza de trabajo.

Fresado vertical

Puede pensar en las operaciones de fresado vertical como una operación de taladrado ya que el husillo está presente perpendicular a la pieza de trabajo estacionaria o la superficie móvil plana de la pieza de trabajo.

Para obtener más información sobre el proceso, puede consultar nuestra comparación de fresadoras horizontales y verticales.

Fresado multieje

En el fresado multieje, la herramienta de corte puede moverse en cuatro o más direcciones.

En el caso de 5 direcciones, la máquina se denomina máquina de 5 ejes. Cuanto más alto sea el eje, más piezas intrincadas se pueden crear.

Fresado de columnas y codos

Las fresadoras de columna y de rodilla también se denominan fresadoras de velocidad variable. En estas máquinas, hay un movimiento vertical muy preciso del conjunto de columna y rodilla, que se utiliza para una operación precisa de fresado vertical.

Fresadora de carnero

En una fresadora de ariete, la herramienta de corte se puede mover sobre el eje horizontal en dirección hacia adelante o hacia atrás. Esto se logra mediante un ariete móvil unido al husillo.

Fresadora de bancada fija

En estas máquinas no hay movimiento de columna, de rodilla ni de sillín. La pieza de trabajo estacionaria está en la mesa de trabajo montada directamente en la plataforma de la máquina. Debido a un diseño simple, estas máquinas son generalmente más económicas que las demás.

Operaciones de fresado con cepillo

En el fresado plano, la acción de corte ocurre en un solo plano por el movimiento lineal relativo de la pieza de trabajo y la herramienta de corte. Estas fresadoras se utilizan para crear superficies planas.

Para tomar una decisión sobre qué fresadora necesitas, puedes leer nuestra guía detallada sobre la misma.

¿Cuáles son las aplicaciones y usos de una fresadora CNC?

Para tener una idea precisa sobre las aplicaciones del mecanizado CNC, dividamos nuestra discusión en dos partes:los materiales que admite y las industrias que hacen uso del proceso directa o indirectamente.

Ya está familiarizado con lo que es el fresado CNC. Se utiliza para dar forma a las piezas y moldearlas según los requisitos. Estos son los materiales sobre los que puede aplicar el proceso de fresado CNC:

Materiales compatibles con fresado CNC

Metales son uno de los materiales más comunes que se someten al proceso de molienda. Los metales se derriten a temperaturas muy altas, lo que los vuelve inútiles para procesos como la impresión 3D. Por lo tanto, el fresado CNC es la mejor manera de dar forma a los metales.

Plásticos y Elastómeros también funcionan bien con fresado CNC debido a sus propiedades físicas y químicas. El uso de métodos de alta temperatura para los plásticos a menudo cambia su composición química.

Además, también liberan humos tóxicos al calentarse. Por lo tanto, un proceso como el fresado CNC donde no hay calor es ideal para estos materiales.

Cerámica y compuestos a menudo tienen propiedades de resistencia a la temperatura, lo que los hace inutilizables para los procesos de moldeo e impresión 3D. El fresado CNC funciona mejor para estos materiales, ya que puede funcionar sin dañar los materiales de ninguna manera.

Mucha gente no es consciente de esto, pero también puedes dar forma al vidrio utilizando el proceso de fresado CNC. El vidrio es quebradizo y puede romperse fácilmente con otros procesos de formación. Por lo tanto, el fresado CNC con una herramienta de corte adecuada es una buena opción para este tipo de materiales.

Para materiales y casos de uso más específicos, consulte nuestra guía sobre materiales de fresado CNC y cómo elegir uno para su aplicación.

Industrias que utilizan fresadoras CNC

Se sorprenderá de la cantidad de industrias que utilizan el proceso de fresado CNC.

Por supuesto, esta sorpresa se resolverá cuando lea sobre las ventajas del fresado CNC sobre otras alternativas en la siguiente sección.

Una de las formas más populares de utilizar la tecnología CNC es para la creación rápida de prototipos, lo que brinda a los diseñadores e ingenieros una forma rápida y confiable de ver cómo se ve el producto o la pieza en varias etapas de desarrollo.

Algunas de las industrias que hacen uso del fresado CNC son:

Automoción

Las industrias automotrices requieren una gran cantidad de servicios de fabricación personalizados para las piezas que van en el vehículo. Estas piezas se crean utilizando fresadoras CNC para los procesos de fabricación y reparación.

Aeroespacial

Debido a la precisión extremadamente alta de los servicios de fresado CNC, es comprensible por qué se han vuelto ampliamente utilizados en la industria aeroespacial, donde la tecnología juega un papel crucial en la producción de una amplia gama de piezas que se utilizan para garantizar la seguridad y el funcionamiento adecuado de las aeronaves.

La industria aeroespacial trabaja con una gran cantidad de materiales especializados que tienen una dureza muy alta y resistencia a las altas temperaturas. Para dar forma a estos materiales, la industria depende en gran medida de las fresadoras CNC.

Algunas de las piezas que se producen con tecnología CNC incluyen componentes del motor, componentes del tren de aterrizaje y paneles de combustible.

Fabricación de metales

Una fresadora CNC es la columna vertebral de cualquier industria de fabricación de metal. Una máquina CNC es rápida, automática y eficiente. Además, puede trabajar en toda la gama de metales. Por lo tanto, encontrará una fresadora en cada taller de fabricación de metal.

Agricultura

El equipo agrícola requiere una gran cantidad de herramientas y componentes hechos a la medida de gran tamaño. Estos se crean utilizando los servicios de fabricación personalizados de una fresadora CNC.

Electrónica

La alta versatilidad y precisión de la fresadora CNC la hacen ideal para la industria electrónica. La fresadora CNC no solo da forma a los conductores y metales necesarios para la transmisión, sino también a las placas de polímero que albergan estos conductores.

Médico

En el sector médico, se requieren piezas especializadas no solo para diagnóstico sino también para aplicaciones como prótesis. Estos se crean mediante fresado CNC utilizando los diseños apropiados.

El mecanizado CNC permite fabricar piezas y herramientas a partir de muchos grados de titanio y acero inoxidable, que a menudo se utilizan para fabricar bisturíes, dispositivos médicos e implantes.

Defensa

El fresado CNC también se utiliza para crear componentes militares. De hecho, la primera aplicación del proceso de fresado se utilizó para la fabricación de armas. Incluso los prototipos de piezas de defensa se fabrican con una fresadora CNC.

Además de estas industrias, el fresado CNC también se aplica en sectores como minería, petróleo y gas, automatización, energía, etc.

Principales ventajas del fresado CNC

Existen innumerables razones por las que la tecnología de fresado CNC es ampliamente considerada como una de las formas más confiables de producir piezas a partir de diversos materiales.

Veamos a continuación algunas de las ventajas más significativas de esta tecnología.

Alta tasa de producción

El fresado CNC es un proceso automatizado y no hay limitaciones humanas en la velocidad a la que se puede mover la herramienta de corte. Esto crea una alta tasa de producción que es inigualable por otros procesos de fabricación.

Precisión sin igual

La exactitud y la precisión con las que puede operar el fresado CNC son insuperables en todo el mundo, por lo que se utiliza en campos como la industria aeroespacial y la medicina que necesitan que cada detalle se ejecute sin el más mínimo error.

Mediante el uso de una plantilla digital y el mecanizado autónomo en el que se basa el fresado CNC, se elimina el error humano del proceso de fabricación y la precisión que se produce es lo más cercana posible a la perfección en la actualidad.

Longevidad

Debido a que las fresadoras CNC pueden funcionar prácticamente en piloto automático y no requieren mucha participación humana en el proceso, pueden funcionar sin parar durante días, produciendo piezas de manera constante y con la misma precisión.

La única vez que las máquinas CNC deben detenerse es cuando requieren un mantenimiento regular o si hay un accidente.

Menos Personal

El proceso automatizado en el que se basa el fresado CNC también significa que se requiere menos gente para monitorearlo y ejecutarlo, lo que da como resultado no solo una mayor eficiencia sino también una reducción de los costos de producción.

Unos pocos especialistas calificados son todo lo que se necesita para supervisar todo el proceso, lo que significa una mejor rentabilidad para el cliente final.

Posibilidades Avanzadas

Debido al software de automatización y software de diseño avanzados, las fresadoras CNC pueden superar a los técnicos más capacitados que operan máquinas manuales, incluso si el proceso de fabricación en sí es similar.

Esto significa no solo una mejor consistencia y la eliminación del error humano, sino también la capacidad de producir diseños que son mucho más complejos, con diferentes tamaños, formas e incluso texturas.

Coherencia

Dado que el proceso detrás del fresado CNC está mayormente automatizado, produce una consistencia notable, incluso si cambia el personal que administra las herramientas.

Una vez que se crea un archivo maestro del diseño, se puede usar para crear un número ilimitado de copias que serán todas de la misma calidad y sin desviaciones. Cada parte será una combinación perfecta con la versión anterior, lo cual es muy difícil de lograr incluso para los operadores manuales más expertos.

Escalable

El fresado CNC es una solución muy escalable. El método puede ser adoptado por industrias de todos los tamaños. Si lo está utilizando para su taller, el proceso puede crecer a medida que crece el tamaño de su taller. Además, una fresadora CNC se puede aplicar a piezas de todas las formas y tamaños.

¿Cuánto cuesta una fresadora CNC?

Hay muchos parámetros que afectan el costo de las fresadoras CNC. Debido a esto, el rango de precios de estas máquinas es muy alto.

Por ejemplo, puede encontrar una pequeña fresadora horizontal por tan solo $ 10,000. Al mismo tiempo, existen grandes máquinas CNC con funciones avanzadas cuyos precios pueden subir hasta los $300 000.

Para obtener una idea detallada de cuánto le costará una fresadora CNC según sus requisitos, puede consultar nuestra guía detallada sobre el precio de un equipo de fresado CNC.

Fresado CNC frente a impresión 3D

Para comprender qué tan bien le va al fresado CNC frente a otras alternativas, hagamos una comparación detallada del fresado CNC con su competidor más cercano:la impresión 3D.

Conceptos básicos

Lo primero es lo primero, el principio básico del fresado CNC y la impresión 3D es totalmente opuesto. La impresión 3D es un proceso de fabricación aditiva. Esto significa que funciona para crear una pieza agregando material capa por capa, generalmente derritiendo el alambre de material.

Por otro lado, el proceso de mecanizado CNC es un proceso de fabricación sustractivo. Esto significa que comienza con un bloque de material y crea la pieza requerida eliminando material de este bloque.

Versatilidad

Dado que la impresión 3D funciona derritiendo el cable de material y usándolo para fabricar las piezas, solo funciona para tipos especiales de materiales poliméricos que pueden soportar el proceso. Por otro lado, el fresado CNC es un proceso muy versátil y se puede aplicar a una amplia gama de materiales.

Facilidad de uso

Tanto la máquina CNC como la impresión 3D requieren un software para crear el diseño inicial de la máquina. Sin embargo, la fabricación CNC requiere elegir entre diferentes herramientas y configuraciones de estas herramientas, y diferentes configuraciones de posición.

La impresión 3D no tiene requisitos de configuración extensos. Por lo tanto, la impresión 3D se considera un proceso más simple, mientras que el fresado requiere un operador calificado.

Precisión

La precisión relativa del fresado frente a la impresión 3D puede variar según el modelo de cada uno que elija. La mayoría de las fresadoras CNC generalmente tienen una precisión superior a la de la impresión 3D. Sin embargo, hay muchas formas y geometrías que solo se pueden crear con impresión 3D.

Coste

Si el fresado o la impresión 3D es más barato dependerá de lo que necesite de la máquina. Para requisitos a gran escala, el fresado es la opción más económica. Sin embargo, para prototipos y requisitos a pequeña escala, la impresión 3D tiende a ser más rentable desde el punto de vista económico.

¿Cómo elegir los servicios de fresado CNC?

El fresado CNC puede ser increíblemente útil para una amplia variedad de proyectos. Aún así, para aprovechar los beneficios enumerados anteriormente, debe tomarse el tiempo para encontrar una empresa confiable con la que trabajar.

En realidad, hay una amplia gama de operaciones de mecanizado CNC que ofrecen empresas de todo el mundo, por lo que debe tener al menos una comprensión básica de lo que necesita antes de comunicarse con los posibles candidatos.

Por un lado, debe tener al menos algunas ideas sobre qué tipos de piezas desea que se fabriquen o qué tipo de herramientas necesitaría. Si no lo hace, le resultará más difícil reducir la lista de empresas que podrían proporcionarle los servicios de fresado CNC necesarios.

Como alternativa, puede comunicarse con una empresa de confianza que tenga una amplia experiencia y ofrezca una variedad de servicios, ya que podrían asesorarlo para determinar el mejor curso de acción en su situación.

Dado que la tecnología y la experiencia requeridas en los proyectos de fresado CNC son altas, es imperativo buscar empresas con la experiencia necesaria, así como una sólida reputación.

Revise los testimonios y reseñas de clientes anteriores y vea qué tipos de experiencias tuvieron con la empresa, así como qué problemas pudieron resolver.

Una vez que haya reducido la lista de opciones a unas cinco empresas, comuníquese con ellas y hágales preguntas sobre su enfoque, sus sugerencias para su proyecto, el precio para ejecutarlo y cualquier otra cosa que crea que podría ser relevante.

Bastantes empresas ofrecen servicios de fresado por control numérico computarizado, pero si bien es importante encontrar un precio razonable, no debe ser a costa de una calidad inferior.

Conclusión

El fresado por control numérico computarizado es uno de los mejores regalos que nos ha dado la tecnología moderna. Nos brinda tasas de producción sin precedentes, mayor precisión, acabados de mayor calidad y la capacidad de trabajar con todos los materiales.

Si requieres algún tipo de operaciones de mecanizado CNC para tu próximo proyecto, puedes ponerte en contacto con 3ERP. Brinda servicios confiables de mecanizado y fabricación con tasas de entrega rápidas y los costos más bajos.