¿Qué es el mecanizado CNC?

Hoy en día, parece que todas las máquinas que alguna vez operaron sin el beneficio del mecanizado CNC ahora se ha actualizado con servomotores y algún tipo de programable controlador o computadora. Entonces, ¿cómo se fabricaron las piezas antes de que llegara la maquinaria CNC (controlada numéricamente por computadora) al sitio?

Bueno, una vez, o digamos hace 50 años o más, los transistores no existían. Luego, a principios de los años 60, las radios de transistores se convirtieron cada vez más en dispositivos imprescindibles. Cuanto más pequeños dispositivos se fabricaban, más cómodas se sentían todas las partes involucradas:fabricantes de chips, ensambladores, diseñadores, etc. con la nueva tecnología. Esto sentó las bases para el desarrollo de la PC, cuyo tamaño más pequeño que el del mainframe era necesario para unirla a una máquina.

Antes de hablar sobre el equipo de mecanizado CNC, es importante comprender cómo se fabricaron las cosas antes de su existencia. Antes del mecanizado CNC, las máquinas funcionaban mecánicamente. Había relés, condensadores y otras ayudas de sincronización algo útiles en uso, así como un uso limitado de fluídica. Sin embargo, la mayoría de los patrones de movimiento se crearon con el uso de levas, enlaces, escarpes, engranajes y otros elementos mecánicos. La transmisión de cambio de embrague estándar es un buen ejemplo de una máquina de este tipo. Básicamente es un tren de engranajes con un control (la perilla de cambio) y un activador de cambio de marcha manual (el embrague). Sin embargo, aunque primitivo en comparación con una transmisión automática moderna, hizo posible que un vehículo se moviera.

Las levas se utilizaron ampliamente para el control de tornos automáticos desde alrededor de 1880 hasta principios de la década de 1970. Son placas cortadas irregularmente o tambores cortados con caminos sinuosos cortados en ellos. Cada leva tiene un seguidor que imparte movimiento y sincronización a la herramienta o al eje de arriba de acuerdo con los festones y trayectorias irregulares en la leva. Se desarrollaron programas y algoritmos para coordinar las distintas acciones con el fin de eliminar conflictos y colisiones. Los fabricantes de herramientas eran necesarios para fabricar cualquier herramienta especial que pudiera ser necesaria para hacer una pieza en particular. A menudo, los tornos de producción se vendían ya equipados para fabricar solo una o dos piezas específicas. Por ejemplo, durante años, los mangos de los destornilladores se fabricaron completamente en maquinaria Brown y Sharpe. La maquinaria también se adaptó especialmente para insertar el eje y la hoja del destornillador.

No crea que estas máquinas más antiguas eran inexactas o incapaces. Las mejores máquinas que no son de CNC aún podrían resistir menos de una milésima de pulgada. También eran considerablemente más rápidas que todas las máquinas CNC, excepto las más caras, fabricadas en la actualidad. De hecho, empresas de renombre todavía utilizan algunos tornos automáticos grandes, como el Acme Gridley. Están reconstruidos y, al menos parcialmente, equipados con modernas guías CNC y otros componentes. La versión CNC de esta máquina todavía está construida, aunque no por Acme-Gridley. También es una máquina de múltiples husillos. Esto significa que es esencialmente una pistola Gatling que alimenta material a través de tubos, en lugar de balas. Cada vez que gira la máquina, la pieza que se está fabricando se encuentra con una herramienta o herramientas diferentes que realizan otra operación en ella. Por supuesto, la última estación suele ser la herramienta de corte. Luego, el material avanza y todo el proceso comienza de nuevo. No hace falta decir que el tiempo de preparación requerido para usar estas máquinas y la complejidad general significa que solo se suelen colocar tiradas largas en la versión manual o CNC. Vea un video de una de estas máquinas:

A pesar de que los sistemas electromecánicos continuaron avanzando, con las primeras máquinas NC (que usaban una cinta perforadora, no una verdadera unidad controlada por computadora) que utilizaban tubos de vacío que, para manejar los voltajes, a veces eran enormes obras de arte en sí mismas. . Por ejemplo, los tubos de 24 ”de largo no eran infrecuentes. Dadas las diversas dificultades de usar tubos de vacío de construcción extrema, no fue sorprendente que los ingenieros se apoderaran del uso de transistores y circuitos integrados cuando estuvieron disponibles. Luego, cuando los controladores, como los primitivos Allen Bradleys que se ofrecían en ese momento, entraron en línea, comenzó el lento cambio de analógico a digital. Por primera vez, prácticamente cualquier cosa que pudiera caber dentro de un molino de cierto tamaño, por ejemplo, podría mecanizarse completamente sin muchas configuraciones que introduzcan imprecisiones. Esto significaba que se podían hacer cosas tan simples como cortes de 45 grados sin accesorios especializados. También significó que mejores controles exigían mejores accionamientos y motores, así como tornillos de bolas y rodamientos capaces de gran velocidad y precisión. Por lo tanto, el desarrollo de la maquinaria CNC fue de la mano del desarrollo de servomotores, codificadores de motores paso a paso y otros componentes de CNC más potentes y precisos. El desarrollo de estos componentes, a su vez, condujo a una maquinaria más rápida y precisa. Hoy, por ejemplo, una fresadora CNC decente debería poder contener de una a dos diezmilésimas de pulgada durante todo el día.

Entonces, finalmente, ¿qué es una máquina CNC? Obviamente, dada la ubicuidad de la maquinaria CNC en la actualidad, no existe una respuesta única. Pero la mayoría de las fresadoras CNC, tornos y similares tienen algunas características en común. Primero, reciben las instrucciones de una computadora, que puede tener una arquitectura dedicada o, más recientemente, puede tener una computadora estándar en su corazón. El Los motores que proporcionan potencia motriz son en gran parte, si no completamente, motores servocontrolados de un tipo u otro. Hay codificadores que traducen y comunican rpms y movimiento lineal al controlador. Hay al menos dos o tres ejes controlados simultáneamente, lo que hace posible, con el uso de software que es capaz de generar una trayectoria de herramienta a partir de un modelo CAD, producir casi cualquier forma deseada. Las máquinas de cuatro y cinco ejes pueden, por supuesto, producir formas aún más complicadas, como palas de turbina. Las máquinas herramienta CNC modernas también tienen ranuras para muchas herramientas adicionales, de modo que se pueden realizar cambios de programa sin tener que cambiar siempre todas las herramientas. El controlador también almacena las compensaciones de la herramienta para todos estos, por lo que una vez que se activa una herramienta, sus números de compensación se almacenan permanentemente hasta que sea necesario cambiarlos. Hoy en día, esta tecnología se ha vuelto tan económica y está tan extendida que hay personas que fabrican maquinaria CNC casera, que puede no tener la precisión y la potencia de la variedad comprada en la tienda, pero que son perfectamente adecuadas para cortar material de señalización u otras tareas ligeras. Por cierto, es esta popularización de los componentes CNC la que también ha impulsado el enorme aumento en el desarrollo y uso de la robótica, tanto en la industria como como pasatiempo.

Entonces, en conclusión, la maquinaria CNC en general es mucho más versátil que la maquinaria accionada por levas. Sin embargo, hay productos especiales que aún son mejores y más económicos con equipos que no son CNC.

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