¿Qué es el mecanizado CNC? Todo sobre Mecanizado CNC

El mecanizado de control numérico por computadora (CNC) se ha vuelto cada vez más común en la fabricación. La tecnología CNC proporciona un medio automatizado universal para producir piezas de alta calidad. La alta precisión y repetibilidad que proporciona el proceso de mecanizado CNC lo convierten en una herramienta ideal para la mayoría de los fabricantes. A medida que se vuelven más y más populares, hoy en día es fácil encontrar varios talleres de procesamiento que se especializan en diferentes servicios de mecanizado CNC.
Este artículo se centra en algunos conocimientos básicos sobre los servicios, ventajas y aplicaciones de mecanizado CNC.

¿Qué es el mecanizado CNC?

El mecanizado CNC es un término comúnmente utilizado en aplicaciones industriales y de fabricación, pero ¿qué significa exactamente la abreviatura de CNC? ?

El término CNC significa "control numérico por computadora", y el mecanizado CNC se define como un proceso de fabricación sustractivo, que generalmente usa control por computadora y máquinas herramienta para eliminar la capa de material de la pieza de trabajo y producir piezas diseñadas a la medida. Se pueden utilizar diferentes modos de procesamiento, insertos y ejes en torneado, fresado y otros procesos para obtener los mejores resultados. Este proceso es adecuado para varios materiales, incluidos metal, plástico, madera, vidrio, espuma y materiales compuestos, y se utiliza en diversas industrias, como el mecanizado CNC a gran escala y el mecanizado CNC de piezas aeroespaciales.

La naturaleza automatizada del mecanizado CNC permite la producción de alta precisión y alta precisión, piezas simples y la rentabilidad al cumplir con series de producción únicas y de volumen medio. El mecanizado CNC utiliza el control de la computadora para manejar todo el proceso de mecanizado de principio a fin y, finalmente, producir piezas de precisión uniformes. El mecanizado CNC es particularmente ventajoso debido a sus capacidades de automatización. La automatización permite que la máquina funcione por sí sola, lo que reduce el trabajo manual y produce piezas precisas.

Descripción general del proceso de mecanizado CNC

Todas las operaciones de mecanizado CNC parten del modelo CAD de la pieza. El programa CAM lee el archivo generado y lo convierte en una serie de instrucciones de codificación que puede seguir el equipo de procesamiento. El principal beneficio de usar estos procesos es que una vez que se aprueba el documento, casi no hay intervención humana (si la hay). En cambio, los controles computarizados monitorean y guían el movimiento de la máquina, minimizando así los posibles errores y obteniendo resultados extremadamente consistentes.

Diferentes equipos de mecanizado CNC pueden manejar diferentes herramientas, funciones y operaciones. El proceso de mecanizado CNC suele incluir los siguientes pasos:

1. Diseño de modelo CAD

El proceso de mecanizado CNC comienza internamente o lo crea una empresa de servicios de diseño CAD/CAM para crear un diseño CAD de pieza sólida 3D o vector 2D. El software de diseño asistido por computadora (CAD) permite a los diseñadores y fabricantes generar modelos o representaciones de sus piezas y productos, incluida información detallada como la geometría, las dimensiones y otras especificaciones técnicas de las piezas.

Después de terminar el diseño CAD, el diseñador lo exporta a un formato de archivo compatible con CNC, como STEP o IGES.

2. Convierte archivos CAD a programas CNC

Después de completar el diseño, convierta la especificación de diseño en una dirección que la máquina CNC pueda seguir. Los archivos CAD se ejecutan a través del software de fabricación asistida por computadora (CAM). Estos programas crearán códigos de programación, que la máquina CNC utilizará para orientar la herramienta durante el mecanizado. El software también extrae información sobre la geometría de la pieza, que el operador puede usar para asegurarse de que la pieza inicial tenga el tamaño y la orientación correctos.

Estos conjuntos de instrucciones compatibles con CNC suelen ser uno de los siguientes dos tipos de archivos:STEP o IGES. Incluyen código G y código M. Los códigos geométricos o de propósito general más famosos en el lenguaje de programación CNC (llamados códigos G) controlan cuándo, dónde y cómo se mueve la máquina herramienta (por ejemplo, cuándo se enciende o apaga, y qué tan rápido se mueve hacia la máquina). herramienta). La ubicación específica en la pieza de trabajo, qué camino tomar, etc. Varios códigos de función (llamados códigos M) controlan las funciones auxiliares de la máquina, como la extracción y el reemplazo automáticos de las cubiertas de la máquina al principio y al final de la producción.

Después de generar el programa CNC, el operador lo carga en la máquina herramienta CNC.

3. Preparar máquinas herramienta CNC

En comparación con la fabricación automatizada, las operaciones manuales desempeñan un papel mucho menor en la fabricación automatizada, pero aún manejan operaciones importantes que la maquinaria no puede manejar.

Incluyendo cargar el archivo de programa CNC en la máquina herramienta, fijar la pieza de trabajo directamente en la máquina, en el husillo mecánico o en el tornillo de banco o dispositivo de fijación de la pieza de trabajo similar, y conectar las herramientas necesarias (como brocas y fresas) a la componentes apropiados de la máquina para comprobar el área de trabajo, la máquina y la pieza de trabajo.

4. Realizar operaciones de procesamiento

Después de preparar el equipo e iniciar el programa, envía los comandos de la máquina que indican la acción y el movimiento de la herramienta a la computadora integrada de la máquina. La computadora opera y manipula la máquina herramienta, y el equipo de mecanizado CNC ejecutará los pasos y realizará las operaciones de procesamiento en la pieza de trabajo. El programa guía a la máquina a través de todo el proceso mientras realiza las operaciones de máquina necesarias para producir piezas o productos diseñados a la medida sin intervención adicional del operador. Después de completar las instrucciones, las piezas pueden continuar con el proceso de acabado y embalaje.

Tipos de operaciones de mecanizado CNC

Las siguientes son algunas técnicas de procesamiento comúnmente utilizadas. Cada uno de estos procesos juega un papel clave en la fabricación de la pieza y en la mejora de su rendimiento único.

Torneado CNC

Durante el torneado, la pieza de trabajo gira y la herramienta de corte se coloca en un control deslizante móvil y se introduce en la pieza de trabajo para eliminar el material del patrón deseado. El control deslizante puede girar la longitud de la pieza de trabajo hacia arriba y hacia abajo.

Asimismo, puede alejarse o acercarse a la línea central. Esta operación es muy adecuada para eliminar rápidamente grandes cantidades de material.

Los tornos son equipos de torneado comúnmente utilizados para hacer formas concéntricas en la circunferencia exterior de piezas circulares. El torno puede hacer ranuras, ranuras anulares, hombros escalonados, roscas internas y externas, cilindros y ejes, muchas características redondas o redondas. También pueden producir un acabado de superficie liso y uniforme característico.

Fresado CNC

La diferencia fundamental entre el fresado y el torneado es que la pieza de trabajo permanece estacionaria y la herramienta de corte gira sobre el husillo. Generalmente, la pieza de trabajo se fija horizontalmente en un tornillo de banco, que se instala en una mesa de trabajo que se mueve en las direcciones X e Y. El eje principal está equipado con varias herramientas de corte y puede moverse en los ejes X, Y y Z.

(Más sobre el fresado CNC en ¿Qué es el fresado CNC?)

El fresado incluye dos formas:fresado periférico y fresado frontal. El fresado periférico puede cortar ranuras profundas y el fresado frontal puede cortar el plano de la pieza de trabajo. El fresado se puede utilizar como proceso auxiliar para piezas de trabajo procesadas. Las fresas se utilizan para hacer cuadrados/planos, muescas, chaflanes, ranuras, contornos, chaveteros y otras características que dependen del ángulo de corte preciso.

Aunque el tren de laminación también puede perforar, es bueno para eliminar espacios en blanco de piezas más complejas y asimétricas.
Al igual que con todas las operaciones de procesamiento de metales, use fluido de corte para enfriar la pieza de trabajo y las herramientas de corte, lubrique y elimine las partículas de metal.

Al igual que los centros de torneado, son comunes las fresadoras que pueden realizar una serie de operaciones en piezas sin la intervención del operador, a menudo denominadas centros de mecanizado verticales u horizontales. Siempre se basan en CNC. El fresado y el torneado son conjuntamente responsables de la mayoría de las operaciones de las máquinas CNC.

Esmerilado de superficies

Muchas aplicaciones requieren superficies muy planas de piezas metálicas. La mejor manera de hacer esta superficie precisa es usar una amoladora. La amoladora de superficie se mueve alternativamente sobre la mesa de trabajo mientras introduce la pieza de trabajo en la muela abrasiva. La profundidad del corte de la rueda suele estar entre 0,00025 y 0,001 pulgadas. La amoladora cilíndrica fija la pieza de trabajo en el centro y gira, mientras le aplica la periferia exterior de la muela abrasiva giratoria.

El rectificado sin centros se utiliza para la producción en masa de piezas pequeñas cuyo rectificado no está relacionado con ninguna otra superficie excepto con el todo.

La molienda se utiliza para eliminar pequeñas cantidades de material de formas planas y cilíndricas. Dependiendo del material a moler, se utilizan diferentes tipos de abrasivos. El calor y el estrés mecánico durante el proceso de rectificado pueden afectar negativamente a la pieza de trabajo, por lo que la velocidad y la temperatura de la herramienta deben controlarse cuidadosamente.

EDM

El mecanizado por descarga eléctrica, también llamado erosión por chispa, utiliza descargas eléctricas para realizar los cortes necesarios en la pieza de trabajo. EDM se puede utilizar con piezas de trabajo hechas de materiales conductores. Esto utiliza chispas transmitidas desde el electrodo a la superficie de la pieza de trabajo conductora a través del fluido dieléctrico. Con este método, se pueden procesar características muy finas, incluidos orificios de diámetro pequeño, cavidades de molde, etc., sin necesidad de tratamiento térmico para suavizarlos.

Ventajas del mecanizado CNC

En comparación con los métodos de fabricación tradicionales, el mecanizado CNC tiene muchas ventajas. Muchos fabricantes prefieren la tecnología de mecanizado CNC. Las ventajas del mecanizado CNC son las siguientes:

Mayor precisión y exactitud

La máquina CNC puede replicar las mismas partes miles de veces y cada parte tiene el mismo tamaño que la parte anterior. Además, el mecanizado CNC utiliza operaciones de programación muy detalladas en comparación con los métodos de mecanizado manual. La máquina sigue estas instrucciones y no permite cambios innecesarios ni errores humanos. Las piezas serán de alta calidad, precisas e idénticas. El mecanizado CNC también puede producir piezas con diseños complejos.

Mayor productividad

El proceso de mecanizado CNC también ahorra mucho tiempo y mejora la eficiencia de la producción. Para el equipo de mecanizado tradicional, el operador debe configurar y configurar manualmente la máquina para cada operación. Por el contrario, el equipo de mecanizado CNC puede realizar los cambios necesarios simplemente ajustando el código de la computadora. Los equipos con mecanizado CNC pueden producir piezas 24/7. La máquina puede funcionar continuamente con poca intervención manual.

Versatilidad más amplia

Las operaciones de mecanizado CNC son adecuadas para múltiples diseños de metales, polímeros y otros materiales. La disponibilidad de fresadoras CNC verticales y horizontales y centros de fresado CNC multieje proporciona una excelente versatilidad. Pueden manejar con precisión proyectos con diversas complejidades y parámetros. Esta versatilidad lo hace adecuado para la fabricación de muchas piezas y productos diferentes

Alta consistencia

Una vez que se ha creado el archivo maestro del diseño, puede usarlo para crear un número ilimitado de copias, todas las copias son de la misma calidad, sin ninguna desviación, y cada parte coincidirá perfectamente con la versión anterior.

Industrias y aplicaciones de mecanizado CNC

El mecanizado CNC se ha aplicado en muchas industrias. Es una opción ideal especialmente para industrias que requieren piezas de alta precisión.

En la industria médica:

Produzca una gran cantidad de piezas de precisión estándar y equipos personalizados para el tratamiento de pacientes. La industria médica confía en productos personalizados para satisfacer las numerosas necesidades de sus pacientes. Las piezas en esta industria requieren alta precisión para garantizar que cada componente tenga las dimensiones exactas requeridas. Las partes que se pueden ensamblar juntas deben tener el margen de error más pequeño para evitar diagnósticos médicos erróneos y fallas en las partes.

En la industria aeroespacial:

Fabrique componentes precisos y de tolerancia estricta con diseños complejos e intrincados para aeronaves. El mecanizado CNC en la industria aeroespacial debe cumplir con estos requisitos de alta precisión. Mediante el uso de mecanizado CNC para crear piezas, la industria aeroespacial ha obtenido las piezas personalizadas requeridas con requisitos de tolerancia extremadamente altos.

En la industria del transporte:

Debido a que las máquinas CNC pueden usar una variedad de materiales para fabricar piezas, todo, desde frenos hasta piezas de motor e incluso herramientas, son productos que estas máquinas pueden fabricar. La industria del transporte puede requerir piezas fabricadas con máquinas CNC, incluidas piezas utilizadas en sus diversos vehículos, piezas para probar y crear prototipos de equipos y sistemas más avanzados.

En la industria electrónica:

Aunque el mecanizado puede producir piezas grandes, también es excelente para diseñar piezas pequeñas (como las que se utilizan en la industria electrónica). Cuanto más pequeña es la pieza, más estricta es la tolerancia. Cuando se trata de componentes electrónicos y eléctricos, hay poco margen de error en el proceso de micromecanizado. Delegar las tareas de corte y control de herramientas a una computadora puede aumentar la posible precisión a un nivel que los humanos no pueden alcanzar. La industria electrónica se ha beneficiado enormemente de la excelente precisión de las piezas mecanizadas por CNC.

En la industria del petróleo y el gas:

Para fabricar máquinas grandes para refinerías de petróleo y plataformas de perforación, la industria petroquímica necesita piezas de precisión que estén bien ensambladas. Las operaciones CNC pueden producir piezas grandes o pequeñas para la industria, así como los componentes necesarios para los engranajes electrónicos que se utilizan cada vez más en la industria.

Contacto con el experto en mecanizado de SANS

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