Mecanizado CNC 101: Dominando las Operaciones Centrales de Centros de Fresado

El mecanizado de precisión, particularmente el mecanizado CNC (control numérico computarizado), es vitalmente importante en la economía actual, específicamente para industrias que necesitan piezas con precisión y complejidad inigualables.

¿Qué industrias? Aeroespacial, automotriz, médica, defensa, maquinaria industrial, electrónica y muchas más. Las empresas en estas industrias confían en el mecanizado CNC por su capacidad para producir componentes de alta precisión de manera confiable y eficiente, lo cual es crucial para sus aplicaciones especializadas.

Las máquinas CNC realizan tareas increíbles que producen eficientemente componentes intrincados, superando los métodos de mecanizado tradicionales tanto en precisión como en rentabilidad. En este artículo, echaremos un vistazo de alto nivel a las partes y funciones de las máquinas CNC. Los enlaces que ves proporcionarán más detalles sobre ese tema.

¿Qué es una Máquina CNC?

Una máquina CNC utiliza programación por computadora para dirigir las funciones y movimientos de la herramienta de la máquina. Estos programas, ya sea preescritos o autogenerados, contienen instrucciones programadas codificadas (aprende más sobre G-Code y M-Code aquí) que la máquina CNC sigue para ejecutar las operaciones correctas para la producción de piezas.

La computadora mueve la herramienta o la pieza de trabajo y controla la velocidad de avance, profundidad de corte, velocidad y flujo de refrigerante. A medida que la máquina opera, elimina material con precisión capa por capa para dar forma a la pieza de trabajo. Las máquinas CNC pueden trabajar en varios materiales, incluyendo metales, plásticos, maderas y compuestos.

Hay muchos tipos diferentes de máquinas CNC, cada una realizando diferentes funciones. Los procesos de mecanizado CNC estándar incluyen estas técnicas de mecanizado:

• Fresado — Una herramienta de corte giratoria contacta una pieza de trabajo fija
• Torneado — Girar la pieza de trabajo mientras una herramienta de corte la moldea; típicamente hecho con tornos
• Taladrado — Una herramienta de corte giratoria corta agujeros en una pieza de trabajo
• Mandrinado — Crear una cavidad interna precisa en una pieza de trabajo por eliminación de material
• Brochado — Eliminación de material secuencial con golpes de corte poco profundos
• Aserrado — Cortar una pieza de trabajo usando el movimiento de vaivén de una sierra

Aunque los tipos de máquinas CNC varían bastante, sin importar la tarea, una máquina CNC claramente sobresale en dos aspectos: repetibilidad (la capacidad de hacer decenas de miles de piezas idénticas) y precisión (alcanzando tolerancias de posición de +/- .001" o más ajustadas).

¿Cuáles son las Partes de una Máquina CNC?

Bancada: Típicamente construida de hierro fundido para mayor durabilidad y resistencia, la bancada es la base de la máquina, soportando todos los componentes.

Husillo: Dentro del área de mecanizado, el husillo accionado eléctricamente gira herramientas que cortan y moldean las piezas. El interior del husillo está cónico para coincidir con el ángulo cónico del portaherramientas para maximizar el contacto superficial requerido para sostener la herramienta en su lugar mientras corta. Una barra de tiro dentro del husillo agarra y jala la perilla de retención en el portaherramientas para asegurar la herramienta en el husillo. El husillo en una máquina horizontal sostiene la herramienta horizontalmente, y una máquina vertical la sostiene verticalmente, de ahí el nombre de cada una.

Pallet: El pallet en un fresador horizontal se usa para montar las fijaciones de mecanizado para piezas particulares para sostener piezas que se están mecanizando. Las fijaciones sujetan firmemente la pieza en una ubicación y posición exactas. Los pallets tienen bloques de alineación en dos lados que se usan para ubicar la fijación en una ubicación antes de ser atornillada en su lugar. Un centro de mecanizado horizontal tiene dos pallets. El operador puede procesar piezas en el pallet en la estación de carga mientras el segundo pallet está en la estación de mecanizado teniendo piezas mecanizadas.

Panel de Control: El panel de control incluye el dispositivo de entrada, unidad de visualización, teclado y botones de control. Típicamente montado en un brazo extensible para fácil posicionamiento, juega un papel crucial en la entrada de instrucciones de programación en la máquina, complementando las funciones de la unidad de control de la máquina.

Visualización: Variando en tamaño y resolución, esta pantalla muestra información esencial para la interacción del operador: G-code, configuraciones y el estado operativo de la máquina. Al presentar programas, instrucciones y estado de la máquina en tiempo real, esta unidad asegura una gestión y control efectivos de la máquina CNC.

Control de Máquina: La MCU interpreta el G-code y maneja operaciones como inicio de tarea, velocidad del husillo, cambios de herramienta y gestión de velocidad de avance. Traduce el G-code en instrucciones para controladores de herramientas, coordinando movimientos de servomotores a través de ejes y asegurando precisión de herramienta con sensores de retroalimentación.

Cubiertas de Guías: Las láminas de metal expansibles y colapsables que cubren el mecanismo para mover el husillo o la mesa de trabajo se llaman cubiertas de guías. Su propósito es mantener virutas y otros contaminantes fuera de las partes de precisión de la máquina que pueden dañarse fácilmente si no se lubrican y mantienen limpias adecuadamente. Cubre las guías y tornillos de bolas.

Sistema de Lubricación de Guías: El sistema de lubricación de guías lubrica las guías sobre las que se desliza la mesa transversal y el tornillo de bolas que la mueve.

Transportador de Virutas: A medida que se mecaniza una pieza, se crean virutas metálicas, que pueden acumularse e interferir con el movimiento de herramienta, máquina o pieza y/o causar que el refrigerante se acumule. El transportador de virutas es un mecanismo para eliminar virutas del área de mecanizado y separarlas del refrigerante para asegurar un flujo de refrigerante adecuado, lo cual es crítico para el mecanizado exitoso. Envía las virutas a un contenedor y permite que el refrigerante limpio fluya de vuelta al tanque de refrigerante.

Sistema de Refrigerante: Para mejorar la calidad del mecanizado, una máquina CNC usa refrigerante para numerosos propósitos, cada uno con una bomba de refrigerante separada. Un rociador tipo manguera de jardín rocía el mecanizado con refrigerante, proporcionando enfriamiento completo de la herramienta del husillo mientras lava virutas al transportador de virutas, y dirige un chorro a las herramientas para lubricación.

Sistema Hidráulico: Las bombas hidráulicas suministran aceite a alta presión para levantar el pallet, sujetar el pallet, operar la barra de tiro y sujetar en una fijación de sujeción de pieza. Hay bombas separadas para cada tarea, una para la máquina y una para la fijación. La bomba de abajo es para funciones de la máquina, con un visor en el depósito indicando el nivel actual de aceite hidráulico.

Herramientas de Máquina: Las herramientas de máquina realizan tareas en piezas de trabajo, típicamente corte. Estas herramientas varían según los tipos de CNC (tornos, fresadoras, etc.) como se mencionó arriba. Varias herramientas de corte se mantienen en la máquina; 60 cinturones de herramientas son comunes, y hay opciones para sostener más o menos herramientas. Las herramientas se intercambian automáticamente por un cambiador de herramientas. Componentes esenciales como mesas deslizantes, husillos y sus accionamientos y motores se controlan a través de ejes X, Y y Z. Para más detalles sobre cómo funciona una máquina CNC (incluyendo máquinas de 2 a 5 ejes), revisa este artículo.

Sistema de Accionamiento: El movimiento es controlado por accionamientos eléctricos, servomotores, tornillos de bolas y guías lineales, asegurando precisión exacta. En un fresador CNC, el pallet se mueve horizontalmente en dirección z, y la herramienta de corte horizontal y verticalmente en direcciones x e y.

Interruptor de Pie o Pedal: Los operadores CNC usan pedales para abrir y cerrar el plato, permitiendo fácil carga y descarga de piezas.

Información Adicional de Máquinas CNC que un Principiante Debe Saber

El mecanizado CNC de clase mundial no se trata solo de las partes de la máquina. Las máquinas CNC requieren mantenimiento adecuado para mantenerlas funcionando eficientemente. Ve algunos consejos aquí. De manera similar, las herramientas de corte de máquinas CNC deben ser completamente gestionadas y disponibles cuando se necesiten.

Como muchas disciplinas de manufactura, algunos mitos dan a la gente la impresión equivocada sobre el mecanizado CNC. En realidad, los entornos de trabajo son limpios, la seguridad del trabajador es priorizada, las nuevas personas son bienvenidas y el mecanizado CNC es una sólida opción de carrera.

Las máquinas CNC usan tecnología avanzada para mecanizar piezas complejas, pero no es extremadamente difícil de aprender y entender. De hecho, muchos estudiantes de secundaria y recién graduados han saltado directamente a una carrera en mecanizado CNC. Sin embargo, como con cualquier oficio, la experiencia importa, y generalmente toma de dos a tres años de mecanizado para convertirse en un operador de máquina competente.

Por último, trabajar con un taller de mecanizado CNC experimentado y confiable es imprescindible, sin importar su tamaño. Este recurso te ayuda a determinar si una relación con un taller de alta gama es lo mejor para tus necesidades de manufactura.

Ahora que conoces las partes y funciones de la máquina CNC, explora nuestra página de recursos dedicada a compartir información de mecanizado CNC, responsabilidades del operador y tendencias de la industria: Guía de Mecanizado CNC. Haz clic abajo para acceso instantáneo.

Sobre el Autor

Taylor sirve como Gerente de Desarrollo de Empleados en SMC, donde supervisa iniciativas de capacitación y seguridad. Con un enfoque práctico y directo, adapta programas de capacitación a individuos, asegurando que todas las nuevas contrataciones estén debidamente capacitadas para sus roles. Taylor también lidera el equipo de seguridad de la empresa, abogando por una cultura de seguridad en toda la organización.