Mecanizado CNC: Tipos, materiales y beneficios clave – Guía completa

El mecanizado de Control Numérico por Computadora (CNC) es un método de alta precisión para fabricar piezas personalizadas derivadas de una variedad de materiales diferentes y dentro de tolerancias muy ajustadas. Hay muchos beneficios que provienen de implementar una solución de producción de mecanizado CNC.

Entendiendo el mecanizado CNC

El mecanizado CNC se considera una tecnología de fabricación sustractiva, lo que significa que el producto final se forma al remover selectivamente material excedente de la pieza de trabajo. Cada operación de mecanizado CNC de principio a fin sigue un proceso de producción similar de cuatro pasos.

Estas cuatro fases de producción son:

• Diseño de la pieza

Las piezas producidas vía mecanizado CNC generalmente comienzan como diseños iniciales de software de Diseño Asistido por Computadora (CAD). En la fase de diseño, los ingenieros dan cuidadosa consideración a todos los aspectos del producto final deseado, como parámetros para rendimiento óptimo, condiciones operativas para la pieza final y niveles aceptables de variación de tolerancia.

• Conversión del diseño

Al completar la fase de diseño inicial, el modelo CAD debe convertirse en un programa CNC funcional usando software de Fabricación Asistida por Computadora (CAM). El software CAM es capaz de extraer los requisitos geométricos del archivo de origen del modelo CAD y traducirlos a un lenguaje de programación compatible con CNC —como G-code o M-code— que dictará las operaciones mecánicas de la máquina.

• Preparación de la máquina CNC

Luego, el operador de la máquina CNC debe configurar tanto la máquina como el material objetivo según las especificaciones requeridas por el programa CNC. El operador asegurará que las herramientas de corte o taladrado correctas estén instaladas apropiadamente y coincidan con las brocas o fresas apropiadas. El operador también debe configurar la pieza de trabajo, típicamente ya sea en una sujeción estacionaria o conectada directamente a la máquina CNC.

• Ejecución de operaciones programadas

Finalmente, el operador de la máquina CNC ejecuta los procesos mecánicos deseados. Durante la operación, el programa CNC controla precisamente los movimientos de la herramienta de la máquina.

Tipos de máquinas CNC

Los tipos más comunes de máquinas CNC son aquellos que usan herramientas de corte para remover material excedente de la pieza de trabajo. Si bien hay máquinas CNC que emplean corte por chorro de agua y operaciones de mecanizado por descarga eléctrica (EDM), esta guía se centrará en las cinco categorías más comunes en la siguiente lista, divididas en dos clasificaciones básicas: máquinas de 3 ejes y multi-ejes.

Máquinas CNC de 3 ejes

Las máquinas de 3 ejes permiten que las herramientas de corte se muevan a lo largo de vectores tridimensionales rectos (arriba y abajo, izquierda y derecha, adelante y atrás). Hay dos tipos de máquinas CNC de 3 ejes:

• Máquinas de fresado CNC

En operaciones de fresado CNC, la pieza de trabajo permanece estacionaria y una herramienta de corte rotativa de alta velocidad desciende sobre la pieza de trabajo para remover material excedente. Este tipo de máquina es muy útil para formar formas geométricas básicas.

• Máquinas de torneado CNC (Tornos)

En operaciones de torneado CNC, la herramienta de corte permanece estacionaria mientras la pieza de trabajo gira a alta velocidad en un husillo. El torneado CNC ofrece la capacidad de producir piezas cilíndricas rápidamente y con tolerancias ajustadas. Por ejemplo, Technox Machine and Manufacturing tiene tornos CNC que pueden producir piezas con dimensiones de hasta 152″ de diámetro y 240″ de longitud, manteniendo aún tolerancias ajustadas de ± 0,001″. La gran desventaja de las operaciones de torneado de 3 ejes es que solo se pueden fabricar piezas cilíndricas eficientemente.

Máquinas CNC multi-ejes

Las máquinas CNC multi-ejes son similares a las de 3 ejes, pero con un mayor grado de libertad en movimientos mecánicos. Por ejemplo, las máquinas multi-ejes pueden emplear operaciones de corte rotacionales y diagonales. Hay tres tipos principales de máquinas CNC multi-ejes:

• Máquinas de fresado CNC indexadas de 5 ejes

Aunque este tipo de máquina de fresado solo puede cortar a lo largo de 3 ejes lineales durante la operación, entre operaciones el operador tiene la capacidad de rotar la bancada y el cabezal de herramienta para el siguiente corte, permitiendo capacidades de conformado aumentadas.

• Máquinas de fresado CNC continuas de 5 ejes

Este tipo de máquina permite movimiento continuo a lo largo de los tres ejes lineales y dos ejes rotacionales durante la operación. Esto da al operador la capacidad de crear formas altamente complejas a partir de la pieza de trabajo objetivo.

• Centros CNC de fresado-torneado

Los centros de fresado-torneado combinan las funcionalidades de tornos CNC y máquinas de fresado CNC. La pieza de trabajo puede ser rotada a altas velocidades en un husillo o posicionada precisamente para operaciones de fresado.

Diseño de piezas mecanizadas CNC – Diseño de modelo CAD

Un diseño CAD de pieza 2D vectorial o 3D sólido es el punto de concepción para una pieza mecanizada CNC. Además de los requisitos de diseño directamente relacionados con la aplicación final del producto, los ingenieros también deben ser conscientes de las capacidades y limitaciones de la máquina CNC que se utilizará para las operaciones de corte reales.

El ingeniero debe convertir el archivo de origen del modelo CAD a un formato compatible con CNC, como el formato abierto STEP o IGES, o un formato más restringido como IPT o SAT. También se considera una buena práctica que un ingeniero cree un dibujo técnico que se enviará junto con las instrucciones CAD digitales. Estos dibujos se usan para verificar tolerancias y geometrías de diseño; ayudar al maquinista a identificar las características sobresalientes de la pieza; y servir como fuente tangible de verificación en caso de que surjan preguntas.

Beneficios del mecanizado CNC

El mecanizado CNC ofrece varias ventajas competitivas, incluyendo:

• Plazos de entrega rápidos
• Alta precisión
• Altamente personalizable
• Crea productos con propiedades físicas y umbrales de rendimiento excepcionales

Materiales utilizados

La selección apropiada de material es crítica para operaciones de mecanizado CNC. Esta elección depende en gran medida del uso esperado para el producto final. Necesitará examinar una gama de propiedades de materiales para determinar cuál es la mejor para su diseño, tales como:

• Resistencia a la tracción
• Dureza
• Facilidad de operación
• Resistencia química
• Resistencia a la corrosión
• Propiedades térmicas

En Technox, utilizamos un amplio espectro de materiales para nuestras operaciones de mecanizado, incluyendo:

• Acero
• Acero inoxidable
• Aluminio
• Latón
• Cobre
• Bronce
• Níquel
• Hierro fundido
• Inconel®
• Hastelloy®
• Plásticos

Aplicaciones del mecanizado CNC

Las piezas mecanizadas CNC se emplean en una vasta gama de aplicaciones a través de industrias. En Technox, servimos a una amplia gama de sectores, incluyendo:

• Acero
• Alimentos y bebidas
• Plásticos
• Papel
• Textil
• Reciclaje
• Petróleo y gas
• Energía hidráulica
• Construcción

Piezas mecanizadas CNC en Technox

En Technox Machine and Manufacturing, ofrecemos soluciones versátiles y personalizadas a nuestros clientes y entregamos solo trabajo de la más alta calidad. Nuestras capacidades de mecanizado incluyen:

• Mandrinado
• Fresado
• Taladrado
• Roscado
• Rosqueado
• Alesado
• Avellanado
• Moleteado

Si desea más información sobre las ventajas de asociarse con Technox, por favor contáctenos o solicite una cotización.