La historia de la maquinaria CNC

Un pilar moderno de la fabricación y la producción, el control numérico por computadora, o CNC, se remonta a la década de 1940, cuando surgieron las primeras máquinas de control numérico, o NC. Sin embargo, los tornos aparecieron antes de esa fecha. De hecho, en 1751 se inventó una máquina utilizada para reemplazar las técnicas artesanales y aumentar la precisión. Pasaría un tiempo hasta que el concepto adquiriera las capacidades de una empresa de producción CNC moderna.

Las técnicas de mecanizado que llevaron a la fabricación CNC marcaron el inicio de la industrialización. La definición actual de mecanizado CNC es más específica. Implica ingresar archivos 3D en una computadora, que ejecuta un programa que controla el movimiento de las herramientas dentro de un centro de mecanizado. El proceso está totalmente automatizado, desde el eje y la velocidad de giro de las herramientas de corte hasta conseguir las dimensiones deseadas de la pieza.

¿Qué es una máquina CNC?

Una máquina CNC es un sistema que combina múltiples herramientas (incluidos taladros, tornos y herramientas de fresado), que están integradas en celdas desde las cuales la máquina puede seleccionarlas y usarlas. Está diseñado para fabricar piezas tridimensionales. Las máquinas más simples se mueven en uno o dos ejes. Por otro lado, los sistemas más avanzados cuentan con movimiento en los ejes X e Y y pueden moverse longitudinalmente en el eje Z. Muchos son capaces de realizar movimientos de rotación e incluso voltear partes automáticamente para que el material se pueda cortar por todos lados sin intervención manual.

Los primeros días del trabajo CNC

Aunque la idea había existido durante algún tiempo, el primer concepto de control numérico no se desarrolló hasta 1949. John T. Parsons, uno de los primeros pioneros en computación, lo desarrolló como parte de un proyecto de investigación de la Fuerza Aérea llevado a cabo en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. (MIT). Se construyó una fresadora experimental en el Laboratorio de Servomecanismos del instituto, con el objetivo de utilizar ejes motorizados para producir palas de helicópteros y revestimientos más rígidos para aeronaves.

Parsons Corporation en Traverse City, Michigan, se puso a trabajar en el primer sistema incluso antes de la colaboración con el MIT. Parsons pudo usar un multiplicador IBM 602A para calcular las coordenadas de la superficie aerodinámica. Los puntos de datos se introdujeron en un taladro de plantilla suizo mediante la introducción de tarjetas perforadas en el sistema. La información preprogramada podría usarse para producir piezas para helicópteros; este fue el precursor de la programación de máquinas CNC.

La idea se desarrolló aún más y, en 1952, Richard Kegg (en colaboración con el MIT) presentó Cincinnati Hydro-Tel, una fresadora de contornos de husillo vertical de 28 pulgadas. Su introducción comercial vino con una patente para un "Aparato controlado por motor con máquina herramienta de posicionamiento". El prototipo inicial, aunque funcionaba con cinta de papel de ocho columnas, un lector de cinta y un sistema de control electrónico de tubo de vacío, se convirtió en el centro de futuros desarrollos.

Las primeras máquinas CNC de las décadas de 1940 y 1950 usaban cinta perforada, que entonces se usaba comúnmente en telecomunicaciones y almacenamiento de datos. Esta tecnología fue reemplazada por tecnologías de computación analógica. Desde la década de 1960 hasta la década de 1970, surgieron las tecnologías digitales, lo que automatizó y hizo más eficiente el proceso de producción.

Parsons fue premiado por sus primeros trabajos. En 1968, recibió el primer premio en memoria de Joseph Marie Jacquard de la Sociedad de Control Numérico. La Sociedad de Ingenieros de Manufactura le otorgó una placa honorífica en 1975, que nombró a Parsons "El Padre de la Segunda Revolución Industrial".

Evolución de la fábrica CNC actual

Los fabricantes de sistemas de control de movimiento altamente automatizados que ahora utilizan todavía se basan en los tres componentes principales de sus predecesores. Requieren una función de comando (ya sea un sistema digital o analógico, un seguidor de leva o un mango de aleta para activarlo); un sistema de accionamiento/movimiento como un motor, cilindro, válvula o embrague; y un sistema que proporciona retroalimentación, como un codificador. En las primeras máquinas NC, un nivel de control se desplazaba sobre una leva. A su vez, el motor giraría para operar la máquina, pero si el cable de retroalimentación se rompiera, el flujo de fluido no podría detenerse.

Las máquinas CNC modernas están controladas electrónicamente, por lo que este escenario es muy poco probable. Los resultados finales ahora son más predecibles. Además, pueden usar casi cualquier tipo de material, incluidos metal, madera, plástico, fibra de vidrio o espuma.

Además, se han desarrollado nuevas formas de mecanizado. Utilizando el mismo concepto que el mecanizado CNC, incluyen el mecanizado por haz de electrones, el mecanizado por descarga eléctrica y el mecanizado fotoquímico. Estos y otros a menudo se seleccionan según el material utilizado en el proceso de producción en masa. También son comunes las máquinas de corte por láser, oxicombustible, chorro de agua y plasma.

Desarrollo de prototipos rápidos

La perspectiva de la creación rápida de prototipos ha cambiado a lo largo de los años, pero el concepto se aplicó desde los primeros sistemas de control numérico de cinta perforada. Antes, todas las piezas se mecanizaban a mano; incluso los sistemas de cinta perforada revolucionaron el proceso. Hoy en día, hay muchas opciones de creación de prototipos para elegir según el material utilizado, la economía y la complejidad de las piezas CNC.

Las herramientas disponibles y los ejes de rotación aún hacen que las máquinas CNC sean atractivas y extremadamente útiles. Con la llegada de la impresión 3D, estas ventajas han comenzado a mostrar sus limitaciones. Una impresora 3D puede producir piezas complejas, incluidos sus componentes internos. Según la aplicación, las opciones de materiales pueden ser limitadas, por lo que los sistemas CNC siguen siendo la opción preferida, especialmente para el desarrollo de prototipos.

Importancia de la fabricación CNC en la actualidad

El papel de los maquinistas tradicionales se está desvaneciendo rápidamente. En el siglo XXI, la demanda de especialistas en CNC ha ido en aumento. Organizaciones como el Instituto de Oficios Técnicos ofrecen capacitación para equipar a los maquinistas con las habilidades necesarias para trabajar para los empleadores en este campo. En muchas industrias, la perspectiva laboral es sólida; algunos predicen que los trabajos tecnológicos, como la operación de equipos CNC, representarán el 40 % de los puestos vacantes en el futuro.1

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Fuente:

1. https://www.instituteoftechnicaltrades.com/blog/history-computer-numerical-control/