Mecanizado CNC:todo lo que necesita saber

El mecanizado de control numérico por computadora (CNC) se ha vuelto cada vez más común en la fabricación. La tecnología CNC ofrece un medio versátil y automatizado para producir tiradas de gran volumen de piezas de alta calidad. Los altos niveles de precisión y repetibilidad que ofrecen los procesos de mecanizado CNC lo convierten en una herramienta ideal para la mayoría de los fabricantes.

¿Qué es el mecanizado CNC?

En general, el mecanizado CNC se refiere a uno de los muchos procesos reductores que quitan material de una pieza de trabajo para realizar un diseño. Los procesos CNC utilizan controles computarizados para manejar todo el proceso de mecanizado de principio a fin, lo que finalmente produce piezas consistentemente precisas. Los equipos de mecanizado CNC pueden seguir los mismos conjuntos de instrucciones una y otra vez para facilitar series de producción pequeñas o grandes de piezas idénticas.

Las máquinas CNC vienen en múltiples variedades y niveles de complejidad. Algunas máquinas pueden sostener varias herramientas al mismo tiempo o trabajar a lo largo de los ejes X, Y y Z para eliminar el exceso de material de cualquier lado o en cualquier ángulo.

El mecanizado CNC se utiliza para crear piezas y componentes para casi todas las industrias y aplicaciones. Esto incluye la industria aeroespacial y otras industrias altamente complejas que necesitan trabajos de mecanizado en piezas grandes. Los fabricantes pueden usar este proceso en sustratos como:

• Materiales compuestos
• Espuma
• Vidrio
• Metales
• Plástico
• Madera

El mecanizado CNC es particularmente ventajoso debido a su funcionalidad automatizada. La automatización permite que las máquinas funcionen de manera autosuficiente, lo que requiere menos mano de obra humana para producir piezas precisas. La creciente escasez de maquinistas y trabajadores calificados en la industria ha sido un factor principal que ha contribuido al avance de la tecnología CNC en los últimos años.

Los tres procesos de fabricación

En términos generales, existen tres tipos de procesos de fabricación:

• Reductivo. Los procesos reductivos o sustractivos, como el mecanizado, quitan material de una pieza de trabajo para crear un diseño.
• Aditivo. Los procesos de fabricación aditiva combinan o ensamblan diferentes elementos para crear un producto terminado. La impresión 3D es la forma más común de fabricación aditiva.
• Formativo. La fabricación formativa dobla o cambia la forma del sustrato para que coincida con los requisitos de diseño. La fabricación formativa incluye procesos como el moldeo por inyección, en el que el sustrato se funde y luego se presiona en un molde para mantener una determinada forma. También incluye muchos procesos de conformado de metales, como plegado o laminado.

Descripción general del proceso de mecanizado CNC

El predecesor del mecanizado CNC, el mecanizado de control numérico (NC), utilizaba tarjetas de cinta perforadas y comandos rudimentarios. El mecanizado CNC sigue comandos más complejos y utiliza una mayor variedad de controles. Estos sistemas instruyen a las herramientas de corte y conformado que se retiran, pero los equipos de mecanizado CNC pueden seguir conjuntos de instrucciones complejas y personalizadas que provienen de diseños CAD o CAM complejos.

Diferentes equipos de mecanizado CNC pueden manejar diferentes herramientas, capacidades y operaciones. El proceso de mecanizado CNC normalmente incluye estos pasos generales:

1. Diseño del modelo CAD

Antes de que comience el proceso de mecanizado CNC, los fabricantes deben crear el diseño del producto. El software de diseño asistido por computadora (CAD) se puede utilizar para crear modelos detallados bidimensionales (2D) o tridimensionales (3D). Estos archivos de diseño incluyen detalles como las geometrías, dimensiones y otras especificaciones técnicas de las piezas. El software CAD tiene en cuenta las limitaciones de los procesos de mecanizado y las propiedades de los materiales seleccionados.

Por ejemplo, si un diseño contiene orificios formados por herramientas cilíndricas, el software CAD puede informar a los ingenieros de diseño cuando los diseños son demasiado complejos para un sustrato determinado o identificar problemas potenciales debido a limitaciones en el proceso seleccionado. Estas comprobaciones automatizadas ayudan a los ingenieros y servicios de diseño CAD/CAM a evitar muchos errores potenciales durante el proceso de renderizado para que la etapa de creación de prototipos sea más eficiente.

2. Conversión de archivos CAD en instrucciones CNC utilizables

Una vez que se completa el diseño, las especificaciones de diseño deben traducirse en direcciones que las máquinas CNC puedan seguir. Los archivos CAD se ejecutan a través del software de fabricación asistida por computadora (CAM). Estos programas crean el código de programación que utilizan las máquinas CNC para dirigir las herramientas durante el proceso de fabricación. Este software también extrae información sobre la geometría de la pieza que los operadores pueden usar para garantizar que la pieza de trabajo inicial tenga las dimensiones y la orientación correctas.

Estos conjuntos de instrucciones compatibles con CNC generalmente se encuentran en uno de dos tipos de archivos:STEP o IGES. Incluyen lenguajes de programación como G-code y M-code, cada uno de los cuales maneja áreas específicas de la funcionalidad de la máquina herramienta. Las operaciones de código G se centran en el funcionamiento real de las herramientas, como su velocidad, la dirección del movimiento y la distancia a la que se mueven. Las operaciones de código M se centran en operaciones diversas, como encender y apagar y otras funciones auxiliares.

3. Preparación de la máquina CNC

Los operadores humanos desempeñan un papel mucho menor en la fabricación automatizada que en la fabricación manual, pero aun así manejan operaciones importantes que la maquinaria no puede manejar. Esto incluye:

• Cargar el archivo del programa CNC en la máquina
• Agregar la pieza de trabajo a los husillos o tornillos de banco de la maquinaria para que la máquina pueda manipular la pieza de trabajo
• Adjuntar las herramientas de mecanizado especificadas
• Inspeccionar el área de trabajo, la máquina y la pieza de trabajo

4. Ejecutando Operaciones

Una vez que se prepara el equipo y se inicia el programa, el equipo de mecanizado CNC ejecuta los pasos y realiza las operaciones de mecanizado en la pieza de trabajo. El programa puede completar los procesos reductores necesarios de principio a fin sin más intervención del operador. Una vez que se han completado las instrucciones, la pieza puede continuar con los procesos de acabado y empaquetado.

Tipos de operaciones de mecanizado CNC

El mecanizado CNC es una categoría muy amplia de operaciones y procesos posibles. Entre las operaciones de mecanizado CNC, las operaciones de taladrado, fresado y torneado son las más comunes.

Perforación

Los procesos de perforación utilizan brocas con un diámetro del mismo tamaño que el diámetro del orificio deseado. El equipo de mecanizado inserta la broca giratoria perpendicularmente en la pieza de trabajo hasta que perfora un orificio de una longitud predeterminada. Los equipos más complejos pueden producir orificios angulares y las herramientas de perforación pueden brindar capacidades como:

• Avellanado
• Avellanado
• Escariado
• Tocando

Fresado

El proceso de fresado elimina cortes de material de la pieza de trabajo moviendo el material contra un borde de corte giratorio. Las herramientas tienen varios puntos de corte y cada herramienta gira para proporcionar una superficie de corte afilada con una longitud y una forma diferentes. Cuando la pieza de trabajo se presiona contra las herramientas de fresado, se eliminan tiras finas o cortes de material del borde existente. Esto puede crear cortes poco profundos, cortes anchos o cavidades de fondo plano para dar forma a la pieza. Los procesos de fresado periférico pueden cortar más profundo para crear ranuras o roscas en la forma general de la pieza.

Giro

Los procesos de torneado giran la pieza de trabajo en lugar de la herramienta de corte. Incluyen procesos de corte como mandrinado, ranurado y refrentado. Cortan el exceso de material de una pieza de trabajo mediante el uso de herramientas de corte de un solo punto aplicadas con precisión a la pieza de trabajo giratoria. El torneado crea piezas cilíndricas que tienen un diámetro especificado. El torneado puede crear características lineales tanto en el interior como en el borde exterior de las piezas. Estas funciones incluyen:

• Tragamonedas
• Hilos
• Conos

Ventajas del mecanizado CNC

Muchos fabricantes prefieren los procesos de mecanizado porque crean piezas o componentes a partir de una sola pieza de trabajo. El mecanizado CNC tiene varias ventajas adicionales. Estos incluyen:

• Mayor productividad. Las instalaciones con mecanizado CNC pueden producir piezas 24/7. Las máquinas pueden funcionar continuamente con poca o ninguna intervención humana. Las máquinas también requieren menos espacio que las estaciones de trabajo o las configuraciones de mecanizado manual, por lo que una instalación con una superficie fija puede tener más máquinas funcionando simultáneamente.
• Un alto grado de precisión. El mecanizado CNC utiliza operaciones de programación muy detalladas. Las máquinas siguen estas instrucciones sin permitir ninguna variación no deseada o error humano. Las piezas serán de alta calidad, precisas e idénticas. El mecanizado CNC también puede producir piezas con diseños intrincados y complejos.
• Terminación de proyectos más rápida. Cada proceso de mecanizado CNC comienza con un diseño CAD, por lo que el proceso de creación de prototipos será mucho más rápido. El software detecta o previene muchos posibles defectos de diseño o riesgos potenciales con diferentes materiales. Cuando se acortan los procesos de creación de prototipos y pruebas, los productos pueden pasar del diseño a la producción más rápidamente. Las instrucciones de mecanizado CNC también se pueden modificar o reemplazar rápidamente, por lo que hay poco retraso entre los cambios en las series de producción.
• Relación de costes. Los diseños de archivos CAD y la reducción de los riesgos de errores de fabricación reducen el costo unitario de producción. El mecanizado CNC también requiere menos mano de obra humana, lo que reduce aún más el precio de fabricación de los productos.

Mecanizado CNC de Pro-Type Manufacturing

Para los clientes que buscan una solución de fabricación completa, Pro-Type Industries, Incorporated ofrece un nivel de valor y flexibilidad de proceso sin igual en la industria. Operamos una instalación de última generación que está equipada con algunos de los sistemas de mecanizado CNC más avanzados disponibles.

Estos son sistemas de alto torque y altas RPM que brindan precisión y productividad, todo en un solo paquete. Un ejemplo es nuestra fresadora horizontal de 4 ejes CNC Toyoda de 550 mm. Este sistema de vanguardia presenta velocidades de husillo de hasta 15,000 RPM proporcionadas a través de un motor de 30 HP. Con un cubo de trabajo de 30" y un posicionamiento de 2400" por minuto, puede atravesar materiales como aluminio, acero y plásticos a altas velocidades con la máxima precisión. También nos permite trabajar con materiales difíciles de mecanizar como Inconel, Invar, Monel y varias superaleaciones.

Sin embargo, este es solo uno de nuestros muchos sistemas de mecanizado de precisión. También operamos cuatro molinos verticales CNC que pueden acomodar piezas de trabajo de hasta 64" por 32" por 25", dos molinos horizontales equipados con paletas múltiples y un torno CNC de alto rendimiento con alimentación automática de barras, husillo secundario y herramientas motorizadas. En manos de nuestro equipo de maquinistas experimentados, este mecanizado de alta precisión puede ofrecer tolerancias de ±0,0005”. Todas estas capacidades y recursos se ven aumentados por la fabricación interna de todas las herramientas y accesorios, lo que nos brinda un control aún mayor sobre la productividad.

A lo largo de nuestros casi 50 años como fabricante, hemos aprendido que pocos requisitos de proyectos consisten únicamente en el mecanizado. Para agregar aún más valor a nuestras ofertas de servicios, también ofrecemos servicios de valor agregado como:

• Soldadura
• Grabado
• Cromatado
• Pasivación
• Montaje completo
• Informes dimensionales completos
• Trazabilidad de materiales

Todo nuestro trabajo está respaldado por un sólido sistema de gestión de calidad ISO 9001 y una cultura que se extiende a cada parte de nuestra organización.

Desde un solo prototipo hasta pedidos abiertos de gran volumen que abarcan muchos meses o más, la clave de nuestro éxito es nuestra capacidad para proporcionar el mismo nivel de valor y calidad, independientemente del tamaño de la tirada o la complejidad del diseño. Para obtener más información sobre todas nuestras capacidades de fabricación o para solicitar un presupuesto, contáctenos directamente.