Mecanizado CNC de precisión explicado: proceso, equipos y beneficios clave

¿Alguna vez se ha preguntado cómo los mecanizados fabrican esas herramientas de aluminio pesado y piezas de motor? Definitivamente no las hicieron a mano ni las fundieron en un horno. Las fabrican mediante un proceso llamado mecanizado CNC de precisión.

Para quienes son nuevos en el mundo de la fabricación, el mecanizado CNC de precisión es un proceso de fabricación que emplea programas informáticos para crear cualquier producto con especificaciones exactas. Por tanto, este artículo definirá el proceso, los diferentes equipos utilizados, sus aplicaciones, la programación y procesamiento involucrados. Si tiene interés en aprender más sobre este proceso de fabricación, debería leer hasta el final.

¿Qué es el mecanizado CNC de precisión?

Si la pregunta "¿Qué es el mecanizado de precisión?" aún ronda su mente, aquí está la respuesta. Como su nombre indica, el mecanizado CNC de precisión implica dar forma a la materia prima en un producto terminado eliminando el exceso según lo designado por un plano de Diseño Asistido por Computadora (CAD) o Fabricación Asistida por Computadora (CAM). Además, los mecanizados usan este proceso en diferentes procesos de fabricación y sobre diferentes materiales.

Antes de fabricar cualquier producto mediante mecanizado CNC de precisión, usar programas CAD o CAM para crear el plano del producto es necesario. Es decir, estos programas crean contornos 3D altamente detallados que un proceso de mecanizado de precisión debe seguir para replicar el producto con éxito.

Desde juguetes hasta dispositivos médicos, automóviles o transbordadores espaciales, cualquier producto que tenga piezas necesita mecanizado de precisión. Utilizando equipos de Control Numérico Computarizado (CNC), el proceso utiliza acciones como corte, fresado, torneado y mecanizado por descarga eléctrica para lograr el producto final.

Aunque el proceso requiere la supervisión de un mecanizado experto, una máquina realiza la mayor parte del trabajo automáticamente. El software CAD crea el diseño, el software CAM lo traduce a instrucciones de fabricación para la máquina. Un software de post-procesador final codifica la instrucción en información que la máquina puede entender. Los mecanizados cargan entonces la instrucción en el equipo CNC para iniciar el proceso de fabricación.

Tolerancia del mecanizado de precisión

Aunque las herramientas de mecanizado CNC de precisión son muy precisas, estas máquinas no pueden reproducir exactamente las dimensiones de los productos tal como están en el plano CAD. Por tanto, los mecanizados usan tolerancias.

La tolerancia es la cantidad de desviación en la dimensión de una pieza que es aceptable por estándares convencionales. Un sinónimo es precisión dimensional. No hay una tolerancia estándar para todos los procesos de mecanizado CNC de precisión. La estrictez de la tolerancia depende del proceso de fabricación. El número de decimales que tiene un valor de tolerancia muestra la estrictez de la medición.

Existen diferentes tipos de sistemas de medición de tolerancia. Por ejemplo:

• Medición de tolerancia unilateral: En este tipo, la desviación solo se permite en un lado del valor nominal. Esto significa que si el valor nominal de un eje para encajar en un cojinete es 20 mm, un eje mayor no encajaría. Por tanto, los mecanizados solo permiten la desviación en el lado menor.
• Tolerancias límite: Cuando el valor de tolerancia se sitúa en un rango. Por ejemplo, si el valor nominal del eje es 15 mm y la tolerancia es 15 – 15.5 mm, esto representa una tolerancia límite.
• Tolerancias bilaterales: Permiten desviación en ambos lados del valor nominal. Suele expresarse como valor +/-. Para clarificar, si una pieza mide 25 mm con tolerancia +/- 0.05 mm, significa que el valor puede estar entre 24.95 mm y 25.05 mm.

Saber cuándo elegir tolerancias más ajustadas para la fabricación de su pieza es muy importante. Aunque no es necesario que toda la pieza tenga tolerancias ajustadas, las partes estructurales importantes, como las que encajan en otros componentes, necesitan poca desviación del valor nominal, ya que la inexactitud podría afectar severamente la integridad de la pieza.

Las tolerancias son importantes en procesos de mecanizado preciso porque ayudan a reducir costos de producción y tiempos de entrega. Por importantes que sean, requieren mucha habilidad y paciencia para hacerlo bien. La tolerancia estándar de máquinas CNC es 0.005 pulgadas. En RapidDirect, nuestras máquinas CNC de 5 ejes pueden alcanzar tolerancia hasta 0.002". Ofrecemos una gama de tolerancias para satisfacer las necesidades de nuestros clientes. Nuestras tolerancias estándar para mecanizado de metales cumplen con DIN-2768-1-fino, mientras que para plásticos es DIN-2768-1-medio.

Tipos de equipos de mecanizado CNC de precisión

Debido a los diferentes procesos involucrados en el mecanizado CNC de precisión, requiere diferentes equipos. En algunos casos, estas herramientas se colocan en una sola máquina, y el mecanizado solo tiene que iniciar y detener el proceso.

En otras situaciones, las herramientas deben colocarse en diferentes máquinas, y el mecanizado tendrá que mover la pieza/materia prima de una máquina a otra. Por ejemplo, máquinas usadas en mecanizado CNC de precisión incluyen:

Equipos de fresado CNC

El fresado es el proceso de mecanizado preciso que implica usar cortadores rotativos para eliminar material excedente de una pieza. Implica varios tipos de fresas. Ejemplos incluyen fresas de extremo, fresas de chaflán y fresas helicoidales. Las fresadoras habilitadas para CNC también incluyen fresadoras manuales, fresadoras lisas, fresadoras universales y fresadoras universales. Estas máquinas tienen orientación horizontal o vertical.

Equipos de torneado CNC

El torneado es un proceso de mecanizado CNC de precisión que implica rotar la pieza junto a una herramienta de corte de punta única rotativa. Las herramientas más populares para procesos de torneado son tornos, como tornos torreta, tornos de motor y tornos de propósito general. Otros equipos de torneado incluyen torneado recto, torneado cónico, ranuras externas y roscas.

Equipos de taladrado CNC:

El taladrado es un proceso de mecanizado preciso que usa brocas multipunto rotativas para crear agujeros cilíndricos en materias primas/piezas. Además, el diseño de las brocas permite que las virutas de la pieza caigan lejos de ella, manteniendo los agujeros taladrados limpios.

Ejemplos de brocas comunes en procesos de mecanizado CNC incluyen brocas de centrado (para agujeros poco profundos o piloto), brocas de picado (para reducir virutas en la pieza), brocas de máquina de tornillos (para producir agujeros sin agujero piloto) y escariadores de sujeción (para agrandar agujeros previos). También existen prensas de taladrado, brocas hechas para una tarea de taladrado particular.

Equipos de mecanizado por descarga eléctrica CNC

El Mecanizado por Descarga Eléctrica es un proceso de mecanizado preciso que usa descargas eléctricas (chispas) para obtener el producto terminado.

La configuración consta del electrodo herramienta (herramienta) y el electrodo pieza (pieza) separados por un fluido dieléctrico y sujetos a voltaje eléctrico. El proceso también se conoce como mecanizado por chispa, erosión por chispa, quemado, hundimiento de matriz o erosión por hilo.

Aplicaciones del mecanizado CNC de precisión

El Mecanizado de Precisión gana cada vez más terreno en el mundo de la fabricación debido a sus múltiples usos, procesos rentables y de tiempo efectivo. El proceso de mecanizado preciso se usa en industrias como:

Industria médica

La medicina evoluciona rápidamente con la necesidad de nuevos equipos. Aparte de producir nuevos equipos, también tienen necesidades de altos volúmenes de los existentes. El mecanizado CNC de precisión es responsable de fabricar estos equipos. Ejemplos incluyen dispositivos ortopédicos, recintos seguros, implantes, máquinas de resonancia magnética, equipos de investigación, etc.

Industria automotriz

Con las empresas automotrices innovando para añadir a sus últimas iteraciones de coches, necesitan desarrollar prototipos de estas piezas antes de añadirlas a la línea de fabricación. El mecanizado CNC de precisión es responsable de desarrollar estos prototipos con especificaciones exactas. La tecnología también fabrica piezas para otros medios de transporte como barcos, camiones de transporte y muchos más.

Industria aeroespacial

Desde aviones de transporte hasta transbordadores espaciales, los vehículos aeroespaciales requieren mecanismos muy precisos ya que un solo error podría causar daños severos en diferentes vehículos aeronáuticos. El proceso de mecanizado CNC de precisión es responsable de fabricar muchos componentes en esta industria, como puertos de tren de aterrizaje, bujes, colectores, perfiles aerodinámicos, etc.

Industria militar y de defensa

El CNC nunca ha sido más relevante, con diferentes naciones teniendo diferentes diseños para nuevas municiones y sistemas de defensa. El proceso de mecanizado preciso es responsable de dar vida a todos estos diseños usando diversos materiales y procesos. Ejemplos de dispositivos fabricados para esta industria incluyen piezas de aviones, componentes de transporte, componentes de comunicación, municiones, etc.

Ventajas del mecanizado CNC de alta precisión

Usar estas máquinas de alta precisión para su proceso de fabricación definitivamente proporcionará numerosas ventajas. Algunas son:

Reducción del costo de producción

En términos de precio, el mecanizado CNC es el camino a seguir, especialmente si busca fabricar desde unas pocas hasta cien piezas. El proceso requiere un costo inicial menor comparado con el moldeo por inyección (debido a los gastos de crear el molde).

Aumento de velocidad

Las máquinas CNC proporcionan una mayor velocidad comparado con el moldeo por inyección. A diferencia del moldeo por inyección que podría tomar meses para fabricar el molde y asegurar que las piezas estén dentro de tolerancia, el mecanizado CNC puede producir piezas en cuestión de semanas.

Permite prototipado rápido y rentable

Con servicios de mecanizado CNC, su producción de prototipos es aún más efectiva. Esto es porque el CNC puede trabajar con muchos materiales rentables, así que no tiene que gastar mucho en prototipos. Por supuesto, cuando los prototipos se fabrican más rápido, todo el proceso de producción se acelera aún más. En RapidDirect, entregamos prototipos que cumplen con requisitos de fabricación y estándares de calidad.

Cómo realizar mecanizado de precisión

Materiales

El mecanizado CNC de precisión puede operar en una amplia variedad de materiales. En RapidDirect, le proporcionamos certificación de material (SGS, RoHS, etc.) si la solicita. Aquí hay algunos ejemplos de metales y plásticos para los que ofrecemos certificación:

Metales

1. Aluminio (Aluminio 6061, Aluminio 6061-T651, Aluminio 606, etc.)
2. Acero inoxidable (201, 301, 303, 304, 316, etc.)
3. Acero (1008, 1018, 1020, etc.)
4. Latón (280, 260, 2680, etc.)
5. Cobre
6. Bronce
7. Titanio

Plásticos

1. ABS
2. PC
3. PMMA
4. POM
5. PA

Arriba están solo los materiales más comunes en mecanizado CNC de precisión. RapidDirect ofrece cientos de materiales para sus necesidades de prototipado personalizado y producción. Para ver la lista completa de nuestros materiales, suba su diseño para obtener una cotización instantánea en minutos y comience su proyecto hoy.

Programación

Antes de que el proceso de mecanizado preciso pueda comenzar, las máquinas deben programarse para que el proceso se ejecute sin errores. Para ello, siga este proceso:

Después de que el software CAD haya creado el plano vectorial 2D o sólido 3D del producto a fabricar, se exporta a un formato de archivo compatible con CNC como STEP o IGES.

El software CAM genera el código de programación digital que controlará el utillaje y producirá la pieza diseñada a medida.

Hay dos códigos de programación principales: el G-code y el M-code. El G-code es más popular y se conoce como código geométrico. Indica a la máquina cuándo, dónde y cómo se mueve. El M-code es el código de función miscelánea que controla las funciones auxiliares de la máquina.

Procesamiento

Después de programar la máquina, el siguiente paso es procesar la materia prima para ajustarla a las especificaciones exactas del producto terminado. Dependiendo del producto, se usan varios procesos para obtener el producto final. Ejemplos incluyen:

a. Fresado CNC

b. Torneado CNC

c. Taladrado CNC

Acabado superficial

Esto implica recubrir la superficie del producto terminado con diferentes materiales para fortalecerlo y embellecerlo. En RapidDirect, usamos diferentes técnicas de acabado como anodizado, chorrado de microesferas, electroplateado, recubrimiento en polvo, etc.

RapidDirect: La empresa de mecanizado CNC de precisión que buscaba

El mecanizado CNC de precisión es arguiblemente la forma más efectiva de fabricar sus piezas personalizadas. Aparte de ahorrarle costo, toma muy poco tiempo y permite poco margen de error. Incorpore este proceso de fabricación en su producción hoy.

En RapidDirect, damos vida a sus planos CAD de la mejor manera posible. Garantizamos fuertes capacidades de fabricación con nuestra amplia experiencia e ingeniería. Nuestras máquinas CNC de 3, 4 y 5 ejes y una amplia gama de auxiliares nos hacen capaces de sus diseños CNC, ya sean prototipos personalizados de tan solo uno o piezas que requieran meses de producción.

Nuestro soporte técnico para clientes es inigualable. Ofrecemos servicios como enviar el producto en dos tandas si lo desea. La primera tanda se enviaría para su verificación antes de ir a producción completa. Tras finalizar la producción, le damos la seguridad de que su pieza encajará y funcionará como debe, enviándola con las dimensiones de la pieza. También proporcionamos certificación de material con todos nuestros productos, lo que le permite conocer las características del material.

Entregamos piezas de alta calidad

Aparte de todas estas características, nuestros precios también destacan. Con un 30% menos que el promedio que encontrará en cualquier lugar, le ayudamos a ahorrar costos de producción en RapidDirect. Tal como establecen nuestros estándares QMS certificados ISO 9001:2015, le suministramos piezas terminadas de la más alta calidad fabricadas con los últimos avances en tecnología CNC.

En RapidDirect, no tiene que esperar mucho para obtener su cotización. Una vez que suba su archivo CAD a nuestro sitio web, obtiene la cotización en línea que le proporciona un diseño real en un minuto. Esto nos ahorra todos los correos de ida y vuelta. También disfruta de la función Diseño para Fabricación, que muestra si su diseño es ideal para fabricación o no.

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Preguntas frecuentes

El mecanizado CNC de precisión simplemente implica dar forma a una materia prima/pieza para cumplir dimensiones específicas y exactas. Esto implica usar planos hechos a partir de diseños CAD y CAM.

El costo de una fresadora CNC depende del tamaño y rango de operaciones que puede ejecutar. Sus precios oscilan entre $50,000 – $170,000.

La frase usada para cuantificar la precisión de una máquina CNC es 'precisión posicional'. Se calcula programando la máquina para moverse a un valor particular y se registra su desviación de este valor programado. Tras tomar múltiples lecturas, se calcula el valor estadístico promedio de las desviaciones y esta es la precisión posicional de la máquina. 0.02 mm es el valor promedio para la mayoría de máquinas CNC. Si su valor no está dentro de ese rango, su máquina probablemente no es precisa.