Mecanizado CNC explicado: El proceso de precisión detrás de la fabricación moderna

Mira a tu alrededor, identificando y nombrando todos los productos en tu entorno, incluyendo teléfonos, tabletas, portátiles, relojes de pulsera, vehículos y escritorios. La mayoría, si no todos estos artículos, son productos finales del mecanizado CNC.

El mecanizado CNC es un proceso de fabricación que usa instrucciones computarizadas (o un programa de computadora) para crear con precisión y exactitud las piezas que necesitas.

La naturaleza computarizada —junto con la alta precisión, exactitud y una amplia gama de compatibilidad de materiales— del mecanizado CNC lo convierten en uno de los procesos de fabricación más demandados hoy en día. Por ejemplo, el gigante tecnológico Apple tuvo que desechar el mecanizado convencional y confiar en el mecanizado CNC para fabricar la carcasa unibody exterior del MacBook.

¿Quieres aprender cómo funcionan las máquinas CNC, el proceso de mecanizado CNC y los diferentes tipos de máquinas CNC disponibles hoy? ¡Estás en el lugar correcto!

¿Qué es CNC y cómo funcionan las máquinas CNC?

CNC significa Control Numérico Computarizado; esto es simplemente un método para automatizar el control de herramientas de máquina.

Las máquinas de control numérico computarizado se basan en instrucciones de computadora y un programa CAM (fabricación asistida por computadora) para controlar, automatizar y monitorear el movimiento de las herramientas de máquina para crear la pieza deseada.

Míralo así. Una máquina CNC toma una pieza de material en bruto (por ejemplo, un bloque de aluminio) y la transforma en un producto terminado a través de procesos controlados de remoción de material.

Desglosemos el proceso de mecanizado CNC aún más.

El proceso de mecanizado CNC explicado

Podemos desglosar el proceso de mecanizado CNC en cinco pasos distintos:

#1 Crea tus diseños 2D y 3D

El primer paso del proceso de mecanizado CNC es crear los dibujos 2D y 3D de tu pieza usando software de diseño asistido por computadora (CAD) o fabricación asistida por computadora (CAM) como SolidWorks y Autodesk Inventor. Al crear tus dibujos 2D y 3D, debes especificar todas las dimensiones importantes, características con tolerancias y superficies con requisitos específicos de acabado superficial.

El objetivo es hacer una representación precisa de la pieza (o producto) que buscas crear.

Más información: Visión general del diseño CAD para CNC

#2 Guarda tu diseño usando los mejores formatos de archivo 3D CAD

Dos formatos de archivo compatibles con CNC comúnmente usados en mecanizado CNC son los formatos STEP e IGES.

El formato STEP (a veces llamado formato STP) es ampliamente considerado como el mejor formato de archivo para compartir tus modelos 3D. Esto es porque el formato es neutral y no es propiedad de ningún proveedor particular de software CAD 3D. Como resultado, tu equipo de desarrollo de productos (o taller) no tendrá problemas para acceder (o modificar) tus diseños independientemente del software CAD 3D que usaste para crearlos.

En contraste, el formato IGES (pronunciado ‘eye-jess’) es un formato de archivo más antiguo que el formato STEP. Está disponible en casi todos los paquetes CAD 3D, lo que significa que tu mecanizador no tendrá problemas para acceder a él para fabricar tus productos. Sin embargo, los archivos IGES suelen ser más grandes que el archivo STEP para el mismo diseño de producto. Por lo tanto, el formato de archivo STEP podría ser la opción ideal si necesitas enviar diseños grandes a tu fabricante por correo electrónico.

Otros formatos de archivo CAD 3D usados en mecanizado CNC incluyen los formatos AP214, STL, DWG y DXF.

#3 El mecanizador genera una trayectoria de herramienta

Una trayectoria de herramienta es una serie de ubicaciones de coordenadas (o el camino a través del espacio) que una herramienta de corte CNC seguirá durante el proceso de mecanizado para producir la geometría deseada de la pieza de trabajo.

Para entender mejor “trayectoria de herramienta” en mecanizado CNC, consideremos la imagen a continuación donde tenemos un bloque cuyas características residen en el plano XY. Para crear la pieza deseada (un bloque con dos cavidades paralelepípedas), primero debes posicionar tu herramienta de corte para hacer cortes a lo largo del eje Z antes de moverte a lo largo del plano XY.

 

El software CAM típicamente tiene funcionalidades que permiten a los mecanizadores definir su estrategia de mecanizado, incluyendo el tipo de herramientas de corte a usar, avances y velocidad de la herramienta de corte.

#4 El mecanizador convierte los parámetros de mecanizado en archivo compatible con CNC

El paso final que el mecanizador toma en el software CAM es convertir la estrategia de mecanizado en lo que se llama G-code. Un G-code es un lenguaje de computadora que una máquina CNC puede entender y ejecutar; le dice a la máquina CNC precisamente qué pasos ejecutar para hacer tu pieza.

Después de generar el G-code, el mecanizador lo exporta a la máquina CNC.

Más información: ¿Qué son el código G y el código M?

#5 El mecanizador ejecuta la operación de mecanizado

Esta es la fase donde el mecanizador inserta la pieza de trabajo en la máquina CNC e instala todas las herramientas de corte requeridas para la operación de mecanizado. Una vez completados estos pasos, el mecanizador inicia el programa de mecanizado para crear piezas de forma autónoma.

Tipos de máquinas CNC

Las máquinas CNC vienen en varios tipos, cada uno con sus funciones y capacidad de mecanizado. Cuatro de las máquinas CNC más utilizadas hoy en día incluyen:

• Máquinas de fresado CNC
• Máquinas de fresado CNC de 5 ejes
• Máquinas de torneado CNC
• Máquinas de taladrado CNC

Máquinas de fresado CNC

Las máquinas de fresado CNC (o fresadoras CNC) crean piezas rotando una herramienta de corte contra una pieza de trabajo estacionaria. Esta operación remueve material de la pieza de trabajo para formar la pieza deseada. La secuencia de movimiento de la herramienta de corte es controlada por tecnología de control numérico computarizado.

Typicamente encontrarás máquinas de fresado CNC como máquinas de tres ejes —lo que significa que operan a lo largo de tres ejes independientes (eje X, eje Y y eje Z) para fabricar piezas. Sin embargo, la tecnología de fresado CNC ha avanzado recientemente a máquinas complejas capaces de operar a lo largo de varios ejes independientes (por ejemplo, la máquina de fresado CNC de 5 ejes).

Máquina de fresado CNC de 5 ejes

Una máquina de fresado CNC de 5 ejes es un tipo de máquina de fresado que opera a lo largo de cinco ejes independientes —que son el eje X, eje Y, eje Z, y ejes rotacionales A y B. Esto te permite acercarte a tu pieza de trabajo en todas las direcciones para crear geometrías intrincadas.

La máquina de fresado CNC de 5 ejes permite que la pieza de trabajo y una herramienta de corte se muevan simultáneamente durante la operación, ahorrando tiempo y permitiéndote crear cavidades y cortes angulares con precisión y exactitud.

Máquinas de torneado CNC

Las máquinas de torneado CNC (o tornos CNC) son similares a las máquinas de fresado CNC —se basan en la naturaleza automatizada de la tecnología CNC para crear cortes y mecanizar piezas. Sin embargo, a diferencia de las máquinas de fresado CNC, una máquina de torneado CNC crea cortes rotando la pieza de trabajo contra una herramienta de corte estacionaria.

Un ensamblaje típico de máquina de torneado CNC presenta un plato que sujeta la pieza de trabajo. El plato está unido a un husillo que rota la pieza de trabajo contra la herramienta de corte estacionaria. Este modo de operación remueve porciones de material de la pieza de trabajo, permitiéndote crear tus piezas deseadas.

Las máquinas de torneado CNC son ideales para mecanizar formas cilíndricas; te permiten realizar operaciones de torneado, incluyendo torneado cónico, taladrado, knurling, ranurado y operaciones de corte.

Máquinas de taladrado CNC

Una máquina de taladrado CNC utiliza una herramienta de corte rotativa para crear cortes en una pieza de trabajo estacionaria, como las máquinas de fresado CNC. Sin embargo, las máquinas de taladrado CNC son especialmente adecuadas para producir agujeros para acomodar tornillos o pernos de máquina para fines de ensamblaje. También las encontrarás útiles para crear letras o grabados en una pieza de trabajo.

Otros tipos de máquinas CNC incluyen cortadoras de plasma CNC, máquinas de corte láser CNC y máquinas de descarga eléctrica CNC (EDM). Estas máquinas tienen funciones y capacidades de mecanizado similares. Sin embargo, difieren en sus modos de operación y su mecanismo de corte. Para más información, echa un vistazo a nuestro artículo sobre los diferentes tipos de máquinas CNC.

Elegir el taller CNC ideal para tu proyecto de fabricación

Ahora que sabes qué es el mecanizado CNC, cómo opera y la amplia gama de tipos de máquinas CNC, estarás de acuerdo en que el mecanizado CNC es verdaderamente una de las mejores tecnologías de mecanizado disponibles hoy.

Sin embargo, si planeas subcontratar la fase de fabricación de tu desarrollo de producto, el éxito de tu proyecto depende principalmente del taller CNC con el que trabajes. Los talleres CNC de primera línea tienen tecnologías de fabricación de vanguardia, mecanizadores CNC altamente experimentados y expertos en control de calidad que trabajan juntos para hacer tu producto correctamente. Además, estos talleres suelen cumplir con los requisitos de varios estándares regulatorios como ISO 9001, ISO 14001 e ISO 13485.

Los talleres ideales también típicamente tienen una herramienta de cotización instantánea disponible en línea. Por ejemplo, Gensun Precision Machining tiene una herramienta de cotización que te permite subir tu archivo CAD 3D (en varios formatos) y especificar tus requisitos para obtener una cotización para tu proyecto.

Mecanizado CNC: Gensun Precision puede ayudar

Gensun Precision Machining es un proveedor líder de servicios de mecanizado CNC en todo el mundo. Respaldados por casi dos décadas de experiencia en mecanizado CNC, tenemos una reputación por crear piezas de metal y plástico de alta calidad para clientes en diversas industrias.

Además, nuestra instalación está certificada ISO 9001 para gestión de calidad, ISO 14001 para gestión ambiental e ISO 13485 certificada para servir a la industria médica. Hemos completado más de 100,000 proyectos con varias empresas innovadoras que sirven a diferentes industrias.

Cuéntanos sobre tu proyecto y deja que nuestros ingenieros altamente cualificados, operadores de máquina y equipo de control de calidad creen piezas precisamente según tu especificación.

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Nota: Este artículo se publicó originalmente en septiembre de 2021 y se actualizó en junio de 2022