¿Qué es el Mecanizado? - Definición, Proceso y Herramienta

El mecanizado es un término de fabricación que abarca una amplia gama de tecnologías y técnicas. Se puede definir aproximadamente como el proceso de eliminar material de una pieza de trabajo utilizando máquinas herramienta eléctricas para darle forma en un diseño previsto.

La mayoría de los componentes y piezas de metal requieren algún tipo de mecanizado durante el proceso de fabricación. Otros materiales, como plásticos, cauchos y artículos de papel, también se fabrican comúnmente mediante procesos de mecanizado. Aprendamos en detalle qué es el mecanizado, su proceso, la herramienta y las Tecnologías que se utilizan para ello.

¿Qué es el Mecanizado?

El mecanizado es un proceso de creación de prototipos y fabricación que crea la forma final deseada mediante la eliminación de material no deseado de una pieza de material más grande. En estos procesos, una pieza se construye quitando material, este proceso también se conoce como fabricación sustractiva, en contraste con la fabricación aditiva, en la que se utiliza una adición controlada de material.

Exactamente lo que implica la parte "controlada" de la definición puede variar, pero generalmente implica el uso de máquinas herramienta.

El mecanizado forma parte de la fabricación de muchos productos metálicos, pero también se puede utilizar en otros materiales como madera, plástico, cerámica y materiales compuestos. Una persona que se especializa en el mecanizado se llama maquinista.

Una habitación, edificio o empresa donde se realiza el mecanizado se denomina taller de máquinas. Gran parte del mecanizado moderno se lleva a cabo mediante control numérico por computadora (CNC), en el que se utilizan computadoras para controlar el movimiento y el funcionamiento de los molinos, tornos y otras máquinas de corte. Esto aumenta la eficiencia, ya que la máquina CNC funciona sin personal, lo que reduce los costos de mano de obra para los talleres mecánicos.

¿Cuáles son los diferentes tipos de mecanizado?

Los tres principales procesos de mecanizado se clasifican en torneado, taladrado y fresado. Otras operaciones que caen en categorías misceláneas incluyen la conformación, la planificación, el mandrinado, el brochado y el aserrado. Ellos son:

• Giro– El torneado o torneado implica girar la pieza de trabajo en una máquina, mientras que una herramienta de corte de un solo filo permanece estacionaria. La herramienta de corte se mueve lentamente paralela al eje de rotación de la pieza de trabajo, eliminando material a medida que avanza.
• Perforación – El taladrado da como resultado la creación de un orificio redondo al girar una herramienta cilíndrica paralela al eje de rotación de la pieza de trabajo. El orificio creado tiene el mismo diámetro que la herramienta que se utilizó.
• Fresado – El fresado es el proceso de eliminación de material, utilizando cortadores giratorios, de una pieza de trabajo en un movimiento de avance perpendicular al eje de rotación de la herramienta de corte. Esta es una de las formas de mecanizado más comunes que se utilizan en la actualidad.
• Operaciones varias son operaciones que, estrictamente hablando, pueden no ser operaciones de mecanizado en el sentido de que pueden no ser operaciones de producción de virutas, pero estas operaciones se realizan en una máquina herramienta típica. El bruñido es un ejemplo de una operación miscelánea. El bruñido no produce virutas, pero se puede realizar en un torno, una fresadora o una taladradora.

¿Cómo funciona el mecanizado?

Una pieza de trabajo sin terminar que requiera maquinado necesitará cortar algo de material para crear un producto terminado. Un producto terminado sería una pieza de trabajo que cumple con las especificaciones establecidas para esa pieza de trabajo en dibujos o planos de ingeniería.

Por ejemplo, se puede requerir que una pieza de trabajo tenga un diámetro exterior específico. Un torno es una máquina herramienta que se puede usar para crear ese diámetro girando una pieza de trabajo de metal para que una herramienta de corte pueda cortar el metal y crear una superficie redonda y lisa que coincida con el diámetro y el acabado superficial requeridos.

Se puede usar un taladro para quitar el metal en forma de un agujero cilíndrico. Otras herramientas que se pueden usar para varios tipos de extracción de metal son las fresadoras, las sierras y las rectificadoras. Muchas de estas mismas técnicas se utilizan en la carpintería.

Las técnicas de mecanizado avanzadas más recientes incluyen el mecanizado CNC de precisión, el mecanizado por descarga eléctrica (EDM), el mecanizado electroquímico (ECM), el corte por láser o el corte por chorro de agua para dar forma a las piezas de trabajo de metal.

En el desarrollo de productos modernos, el mecanizado se realiza con mayor frecuencia utilizando una máquina CNC, que significa Computer Numeric Control. En esencia, la máquina utiliza software de computadora para tomar modelos de diseño CAD y trazar trayectorias de herramientas, convirtiendo los diseños en piezas mecanizadas en 3D. El CNC puede crear piezas a partir de una amplia variedad de materiales, en varios tipos de acabados, con tolerancias creadas al 0,001” más cercano a partir de material sólido.

A diferencia de la creación rápida de prototipos, las piezas se mecanizan con materiales reales que reflejan la densidad, el acabado y la porosidad del diseño terminado. Las piezas mecanizadas se pueden usar para pruebas representativas, modelos que incluyen componentes deslizantes donde la fricción es un factor y para componentes sellados que requieren juntas tóricas y superficies de juntas.

Ahora que sabemos qué es el mecanizado y cómo se hace, sabemos que el mecanizado se realiza mediante una herramienta de mecanizado, así que aprendamos sobre las diferentes herramientas de mecanizado y sus usos.

¿Qué es la herramienta de mecanizado?

Una máquina herramienta es una máquina para manipular o mecanizar metal u otros materiales rígidos, generalmente mediante corte, mandrinado, esmerilado, cizallado u otras formas de deformación. Las máquinas herramienta emplean algún tipo de herramienta que corta o da forma.

Todas las máquinas herramienta tienen algún medio para restringir la pieza de trabajo y proporcionan un movimiento guiado de las partes de la máquina. Por lo tanto, el movimiento relativo entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte (que se denomina trayectoria) está controlado o restringido por la máquina al menos hasta cierto punto, en lugar de ser completamente "a mano alzada" o "a mano alzada".

Es una máquina de corte de metal accionada eléctricamente que ayuda a administrar el movimiento relativo necesario entre la herramienta de corte y el trabajo que cambia el tamaño y la forma del material del trabajo.

La definición precisa del término máquina herramienta varía entre los usuarios, como se analiza a continuación. Si bien todas las máquinas herramienta son "máquinas que ayudan a las personas a fabricar cosas", no todas las máquinas de fábrica son máquinas herramienta.

Hoy en día, las máquinas herramienta generalmente funcionan de forma diferente al músculo humano (por ejemplo, eléctricamente, hidráulicamente o a través de un eje de transmisión), y se utilizan para fabricar piezas (componentes) de varias maneras que incluyen cortes u otros tipos de deformación. Con su precisión inherente, las máquinas herramienta permitieron la producción económica de piezas intercambiables.

Diferentes tipos de herramientas y tecnologías de mecanizado

Tipos de herramientas de mecanizado

Hay muchos tipos de herramientas de mecanizado y se pueden usar solas o junto con otras herramientas en varios pasos del proceso de fabricación para lograr la geometría de la pieza deseada. Las principales categorías de herramientas de mecanizado son:

• Herramientas de mandrinado: Por lo general, se utilizan como equipo de acabado para agrandar orificios cortados previamente en el material.
• Herramientas de corte: Dispositivos como sierras y cizallas son ejemplos típicos de implementos de corte. A menudo se utilizan para cortar material con dimensiones predeterminadas, como láminas de metal, en la forma deseada.
• Herramientas de perforación: Esta categoría consta de dispositivos giratorios de dos filos que crean agujeros redondos paralelos al eje de rotación.
• Herramientas abrasivas: Estos instrumentos aplican una rueda giratoria para lograr un acabado fino o realizar cortes ligeros en una pieza de trabajo.
• Herramientas de fresado: Una herramienta de fresado emplea una superficie de corte giratoria con varias cuchillas para crear orificios no circulares o cortar diseños únicos del material.
• Herramientas de torneado: Estas herramientas giran una pieza de trabajo sobre su eje mientras que una herramienta de corte le da forma. Los tornos son el tipo más común de equipo de torneado.

Tipos de tecnologías de mecanizado por combustión

Las máquinas herramienta para soldar y quemar utilizan calor para dar forma a una pieza de trabajo. Los tipos más comunes de tecnologías de mecanizado por soldadura y quemado incluyen:

• Corte por láser: Una máquina láser emite un haz de luz angosto de alta energía que derrite, vaporiza o quema el material de manera efectiva. Los láseres de CO2 y Nd:YAG son los tipos más comunes utilizados en el mecanizado. El proceso de corte por láser es muy adecuado para moldear acero o grabar patrones en una pieza de material. Sus beneficios incluyen acabados superficiales de alta calidad y precisión de corte extrema.
• Corte con oxicombustible: También conocido como corte por gas, este método de mecanizado emplea una mezcla de gases combustibles y oxígeno para fundir y cortar el material. El acetileno, la gasolina, el hidrógeno y el propano sirven con frecuencia como medios gaseosos debido a su alta inflamabilidad. Los beneficios de este método incluyen una alta portabilidad, una baja dependencia de fuentes de energía primarias y la capacidad de cortar materiales gruesos o duros, como grados de acero resistentes.
• Corte por plasma: Las antorchas de plasma disparan un arco eléctrico para transformar el gas inerte en plasma. Este plasma alcanza temperaturas extremadamente elevadas y se aplica a la pieza de trabajo a alta velocidad para derretir el material no deseado. El proceso se usa a menudo en metales conductores de electricidad que requieren un ancho de corte preciso y un tiempo de preparación mínimo.

Tipos de tecnologías de mecanizado por erosión

Mientras que las herramientas de quemado aplican calor para derretir el exceso de material, los dispositivos de mecanizado por erosión usan agua o electricidad para erosionar el material de la pieza de trabajo. Los dos tipos principales de tecnologías de mecanizado por erosión son:

• Corte por chorro de agua: Este proceso utiliza una corriente de agua a alta presión para cortar el material. Se puede agregar polvo abrasivo a la corriente de agua para facilitar la erosión. El corte por chorro de agua generalmente se usa en materiales que pueden sufrir daños o deformaciones debido a una zona afectada por el calor.
• Mecanizado por descarga eléctrica (EDM): También conocido como mecanizado por chispa, este proceso utiliza descargas de arco eléctrico para crear microcráteres que rápidamente dan como resultado cortes completos. EDM se utiliza en aplicaciones que requieren formas geométricas complejas en materiales duros y con tolerancias estrechas. EDM requiere que el material base sea conductor de electricidad, lo que limita su uso a las aleaciones ferrosas.

Mecanizado CNC

El mecanizado de control numérico por computadora (mecanizado CNC) es una técnica asistida por computadora que se puede utilizar junto con una amplia gama de equipos. Requiere software y programación, por lo general en lenguaje de código G, para guiar una herramienta de mecanizado en la conformación de la pieza de trabajo de acuerdo con parámetros preestablecidos.

A diferencia de los métodos guiados manualmente, el mecanizado CNC es un proceso automatizado. Algunos de sus beneficios incluyen:

• Ciclos de alta producción: Una vez que la máquina CNC se ha codificado correctamente, por lo general necesita un mantenimiento o un tiempo de inactividad mínimos, lo que permite una tasa de producción más rápida.
• Bajos costes de fabricación: Debido a su velocidad de rotación y bajos requisitos de mano de obra, el mecanizado CNC puede ser un proceso rentable, especialmente para series de producción de alto volumen.
• Producción uniforme: El mecanizado CNC suele ser preciso y produce un alto nivel de coherencia de diseño entre sus productos.

Mecanizado de precisión

Cualquier proceso de mecanizado que requiera tolerancias de corte inusualmente pequeñas (entre 0,013 mm y 0,0005 mm, como regla general) o acabados superficiales más finos que 32T puede considerarse una forma de mecanizado de precisión. Al igual que el mecanizado CNC, el mecanizado de precisión se puede aplicar a una gran cantidad de herramientas y métodos de fabricación.

Factores como la rigidez, la amortiguación y la precisión geométrica pueden influir en la exactitud del corte de una herramienta de precisión. El control de movimiento y la capacidad de la máquina para responder a velocidades de avance rápidas también son importantes en las aplicaciones de mecanizado de precisión.

¿Cuáles son los beneficios del mecanizado?

Las ventajas del mecanizado son varias:

1. Confiabilidad

El proceso de mecanizado se lleva a cabo de forma continua sin ningún tipo de avería a pesar de la hora o el día de la semana. Los chips y las materias primas se convierten en productos terminados y se lanzan al mercado como herramientas de alta calidad. Las averías son mínimas, ya que pueden ocurrir cuando se requiere mantenimiento o durante una reparación. Las máquinas funcionan de manera confiable; no importa si es un día laborable, un fin de semana o un día festivo.

2. Requiere menos mano de obra humana

Debido al desarrollo de la tecnología, el mecanizado en las industrias manufactureras está automatizado. El proceso está controlado principalmente por computadoras o robots que generalmente reducen los costos de producción al eliminar la mano de obra humana. Durante la adición de material controlado, el proceso requiere una supervisión y control mínimos para fines de mantenimiento.

3. Alta Producción

El proceso genera una alta productividad porque generalmente realizan una gran cantidad de trabajo, como perforación, mejor acabado superficial, fresado e hilado en un período relativamente corto.

4. Productos Idénticos

Los productos terminados, como los metales de corte, son homogéneos y tienen muy pocos o ningún error a pesar de la alta tasa de producción. Como resultado, los productos se vuelven comercializables debido a su calidad mejorada.

5. Aumente las ganancias y reduzca los esfuerzos

Otra gran razón por la que necesita mecanizar sus dispositivos de metal es ayudar a aumentar las ganancias y reducir los esfuerzos. Algunas personas pueden preguntarse, ¿cómo se relaciona el mecanizado con mayores ganancias? El hecho es que el mecanizado encarece un poco los dispositivos, pero es, por otro lado, muy beneficioso.

Con un metal que ha sido mecanizado, no solo reducirá el costo de producción, sino que también ahorrará mucho tiempo y esfuerzo. A pesar de esta ventaja, siempre es recomendable si desea adquirir uno, asegúrese de verificar si la máquina está bien y si está libre de errores mientras trabaja.

6. Eficiencia mejorada

El mecanizado es una de las mejores formas que pueden ayudar a aumentar la eficiencia en sus metales. Al mecanizar los metales, siempre están equipados con detectores internos de control de calidad. Esto trae consigo mucha eficiencia en términos de aumentar la velocidad de producción de los metales y garantizar un buen uso de las materias primas.

Además de esto, el mecanizado siempre se considera una forma notable de garantizar estándares de alto nivel en el trabajo del metal y la fabricación de piezas. Más que aumentar la eficiencia, el mecanizado se considera una de las formas de reducir los costos de gastos.

Esto se debe a su capacidad para bajar el costo del consumo; por lo tanto, reduciendo el desperdicio de dinero. En definitiva, reduce el gasto; por lo tanto, se suma a los beneficios de llevar a cabo el proceso de mecanizado.

7. Mayor precisión

La mayoría de los metales que se someten a mecanizado se utilizan en las industrias manufactureras. Esto incluye lugares que requieren procesos manuales de torneado y fresado. También se pueden usar en el sector de la salud, pero el punto que debe tener en cuenta aquí es que todos estos sectores implican muchas precisiones.

Sobre esto, se convierten en metales que han sido mecanizados debido a su nivel de precisión. Esta es una clara evidencia de cómo el mecanizado es esencial para garantizar una mayor precisión en sus metales, lo que se traduce en precisión al completar sus tareas.