Mecanizado CNC: Ventajas Clave Frente a Métodos Tradicionales

Máquina CNC de doblado de tubos Crippa de última generación de Fairlawn Tool

La industria manufacturera depende en gran medida del mecanizado de control numérico computarizado (CNC), incluyendo operaciones que antes usaban equipos operados por ingenieros como routers, máquinas formadoras, fresadoras verticales y tornos centrales. Las muchas ventajas del mecanizado CNC significan que los equipos que requieren operador han sido reemplazados en algunos casos por completo. Fabricantes de muchos tipos en muchas industrias eligen las ventajas del mecanizado CNC para sus aplicaciones de fabricación. Proporciona capacidad de producción eficiente, expedita y precisa ideal para crear grandes cantidades de artículos normalmente producidos con router, rectificadora, torno central, fresadora vertical o máquina formadora.

El control numérico computarizado ofrece algunos tipos de ventajas financieras y de producción sobre el método convencional. En el torneado manual, por ejemplo, debe haber un técnico calificado para cada máquina, mientras que con mecanizado CNC, una persona calificada puede operar varias máquinas.

El mecanizado CNC produce una amplia gama de elementos metálicos y plásticos que pasan a formar parte de empresas y el entorno general. Muchas industrias necesitan cortes precisos, consistentes y complejos. Algunas de estas industrias son:

• Aeroespacial
• Agrícola
• Automotriz
• Construcción
• Dental
• Electrónica
• Armas de fuego
• Hostelería
• Fabricación, todos los tipos
• Trabajo metálico
• Militar
• Producción
• Publicación
• Transporte

Las primeras máquinas CNC fueron desarrolladas por mecánicos de la Fuerza Aérea de EE. UU. en los años 40. Las primeras máquinas usaban tecnología de papel perforado como controlador, que ha evolucionado al software digital actual. El mecanizado CNC creció rápido en popularidad por su capacidad de producir resultados ultra-precisos en grandes cantidades en muchas aplicaciones. La informatización del mecanizado CNC da resultados detallados y consistentes.

Fairlawn Tool es tu proveedor local experimentado de mecanizado CNC. Sigue leyendo para aprender las respuestas a muchas preguntas comunes que recibimos sobre este proceso:

1. ¿Qué son las máquinas CNC?

El mecanizado de control numérico computarizado es un proceso usado principalmente por fabricantes para producir piezas, productos, artículos mecanizados. Las máquinas CNC son las que realizan el proceso.

Una máquina CNC utiliza control numérico computarizado sobre herramientas de máquina como tornos, routers, rectificadoras o fresadoras. El control numérico computarizado difiere de las PCs típicas en el tipo de software usado para controlar la máquina, especialmente personalizado y programado con G-Code — un lenguaje específico de máquina CNC que permite control preciso de características como velocidad, ubicación, coordinación y tasa de avance.

Software especializado impulsa el mecanizado computarizado. El software tiene G-code personalizado, el lenguaje que permite control preciso de coordinación, tasa de avance, ubicación y velocidad, entre otros factores. El software con G-code reside en una computadora que parece un escritorio sofisticado.

Un programador en la consola puede comandar trabajo de máquina equivalente a múltiples operadores en tornos, rectificadoras, routers, fresadoras y formadoras. El método de mecanizado automatizado y computarizado puede lograr alcances, retenciones y otras acciones que operadores humanos y máquinas convencionales típicamente no hacen eficientemente.

La fabricación encuentra el mecanizado CNC particularmente útil porque la industria necesita grandes cantidades de piezas metálicas y plásticas, a menudo en formas complejas. Una variedad de máquinas CNC ofrecen la ventaja de tener múltiples ejes que se ajustan a ángulos difíciles y ayudan a manejar materiales difíciles de cortar.

Las máquinas básicas tienen un implemento de corte a lo largo de ejes X e Y que pueden trabajar independientemente, pero simultáneamente. Máquinas avanzadas pueden tener hasta cinco ejes que funcionan similarmente y tienen capacidad de girar y voltear la pieza. Por ejemplo, el eje Z se mueve arriba y abajo.

Las máquinas CNC pueden automatizar trabajos que requieren varios cortes. Un router o husillo gira el implemento de corte, que suele parecer una broca. Una broca real solo corta en la punta, mientras que casi todo el router corta el material.

La programación en máquinas CNC incorpora todos los movimientos exactos y de alta velocidad necesarios para producir el objeto, y permite personalización detallada. El mecanizado CNC se vuelve cada vez más popular para fabricar piezas metálicas y plásticas, ya que permite al fabricante producir formas complejas que serían casi imposibles de crear manualmente. Muchas industrias, especialmente fabricantes, buscan las ventajas del mecanizado CNC para soluciones de producción que involucran metal, plástico y cualquier número de procesos de mecanizado que puedan necesitar.

2. ¿Es el mecanizado CNC mejor que el convencional?

El mecanizado CNC y el convencional buscan el mismo fin, y ambos comienzan con un trozo de metal o plástico en bruto y lo moldean en una pieza. La diferencia más básica es la automatización del CNC versus la naturaleza manual del convencional. Velocidad, tasa de producción y precisión son algunas de las principales ventajas del mecanizado CNC sobre el convencional.

Con CNC, un empleado calificado programa software para cortar la pieza. Con convencional, un empleado calificado realiza todos los pasos para configurar y operar la máquina. En la situación manual, un operador altamente calificado también debe configurar los engranajes, mientras que el mecanizado CNC no usa engranajes.

El convencional cuesta típicamente menos y se usa para proyectos de poca cantidad. El mecanizado CNC se usa normalmente para grandes cantidades y no es tan rentable para proyectos pequeños.

Imagina una pieza hipotética. Un componente necesita arcos cóncavos y convexos, roscas imperiales y métricas y dos conos de grados diferentes. Una máquina CNC automatizada usaría tres herramientas para cortar la pieza, mientras que la máquina convencional requeriría cinco herramientas y sin duda más tiempo.

Encontrarás tecnologías convencionales y CNC disponibles para la mayoría de trabajos de mecanizado. Algunas incluyen:

• Taladros: Una broca gira para hacer contacto con el material.
• Tornos: El bloque de material se mueve contra la broca, usualmente en movimiento lateral.
• Fresadoras: Herramientas de corte rotativas remueven material de una pieza en bruto.

Tecnologías CNC novedosas incluyen tipos menos comunes:

• Eléctrico/Químico: El bloque de material se corta usando un estilo de mecanizado específico como haz de electrones, electroquímico, descarga eléctrica, fotoquímico y ultrasónico.
• Otros: Métodos menos comunes de mecanizado CNC involucran medios de corte como láseres, oxicombustible, plasma y chorros de agua.

Entre las primeras cosas que pasan con el mecanizado CNC es el uso de software de diseño asistido por computadora (CAD) para producir un modelo bidimensional o tridimensional del componente final. La imagen del prototipo se alimenta al software, que opera a través de la computadora para comandar las herramientas de mecanizado a producir artículos idénticos al modelo.

Una vez que la computadora ha cargado una nueva imagen para mecanizado CNC, puede recuperar ese modelo una y otra vez para producir más, lo cual es otra ventaja. La tecnología está diseñada para lograr precisión de mecanizado dentro de 0.0001.

Métodos convencionales y no convencionales de mecanizado CNC se emplean para una plétora de trabajos que pueden involucrar variedad de materiales:

• Aluminio
• Latón
• Cobre
• Espuma
• Fibra de vidrio
• Plástico
• Polipropileno
• Acero
• Titanio
• Madera

Sería difícil describir un proyecto típico ya que cada negocio tiene necesidades diferentes, pero estas son 20 tareas de corte completadas frecuentemente por mecanizado CNC:

• Taladrar
• Contornear
• Cortar
• Perforar
• Grabar
• Fresar cara
• Rectificar
• Ranurar
• Moletear
• Tornear
• Fresar
• Perforar (punch)
• Cizallar
• Formar
• Estampar
• Roscado
• Texturar
• Roscar (thread)
• Tornear (turn)
• Soldar

Incluso en esta lista corta, ves cuántas ventajas de máquinas CNC hay. La única situación obvia donde una máquina CNC puede no ser adecuada es si tienes una operación pequeña que necesita formas metálicas simples. En ese caso, la máquina CNC no conferiría una gran ventaja de costo.

3. ¿Cuáles son las ventajas de las máquinas CNC?

Cualquier responsable de planificar la fabricación de piezas y componentes metálicos querría saber qué beneficios gana usando mecanizado CNC. Aunque el tipo de negocios y productos difieren, las ventajas CNC son claras.

Ventajas del mecanizado CNC

Componentes de precisión: La plantilla digital y el mecanizado autónomo del CNC eliminan prácticamente el error humano y logran precisión dentro de 1/1000.

Resistencia fiable: Las máquinas CNC trabajan 24/7, fines de semana y festivos. Solo se detienen para mantenimiento o reparación necesarios.

Alta producción y escalabilidad: Una vez ingresados los parámetros de diseño y especificaciones en una máquina CNC, ejecuta consistentemente grandes cantidades y ofrece escalabilidad flexible.

Más capacidad: Usadas en tándem con software de diseño avanzado, las máquinas CNC crean salidas que no pueden replicarse con máquinas manuales. Incluso los ingenieros más talentosos no pueden hacer con máquinas convencionales lo que el software avanzado hace con máquinas CNC. Estas máquinas pueden producir cualquier tamaño, forma o textura necesaria.

Menos mano de obra: El mecanizado CNC requiere menos personal para ejecutar tareas de producción. Un operador calificado puede manejar varias máquinas CNC autónomas, y un programador puede cargarlas con los diseños necesarios. Una máquina manual requiere al menos un operador calificado por máquina más usualmente un supervisor. Lo que ahorras en mano de obra puede pasarse a los clientes, ayudándote a lograr ventaja competitiva.

Producto uniforme: Al elegir ventajas de máquinas CNC sobre convencionales, tus salidas CNC coinciden exactamente. Incluso los ingenieros más talentosos en máquina convencional producen componentes que varían ligeramente. Con máquinas CNC, cada pieza es una coincidencia perfecta con las especificaciones exactas del prototipo.

Menores costos: El resultado colectivo de alta velocidad, eficiencia, especialización, precisión y, sobre todo, menos horas de mano de obra, se suman a un mejor resultado final. Los menores costos pueden usarse para crear ventaja competitiva y reinversión empresarial.

Menos dolores de cabeza: El mecanizado manual sirve para muchos buenos propósitos, pero sigue siendo susceptible al elemento humano. Probablemente conoces los dolores de cabeza financieros y culturales que causa cuando hay períodos de escasez de personal, gente enferma, de vacaciones u operadores que no rinden. El mecanizado CNC casi elimina esos problemas preocupantes.

Mejor seguridad: Junto con un proceso productivo expedito y piezas consistentes viene un entorno más seguro. Aunque hay operadores involucrados en operar máquinas CNC, lo hacen a distancia de las herramientas afiladas, mientras que operadores de tornos, taladros, perforadoras convencionales entran en contacto directo con el implemento.

Retención de diseño: Una vez que un diseño se ha cargado en el software de mecanizado CNC y se ha creado un prototipo perfecto, el programa puede recuperar fácilmente el diseño para ejecutarlo y crear el objeto de nuevo. El archivo maestro asegura que, independientemente de factores externos como cambios de operador-máquina, el proceso CNC produce una coincidencia exacta cada vez. Además, no hay necesidad de mantener versiones del diseño en papel, memoria USB, disco, otra computadora u otros lugares.

Bajo mantenimiento: El software basado en G-code se actualiza automáticamente cuando es necesario, y las máquinas CNC generalmente no requieren mucho servicio más que cambiar los implementos de corte en el intervalo adecuado y hacer algo de limpieza ligera. Ningún mantenimiento regular requiere servicio profesional, lo que ahorra dinero.

Versatilidad: El mecanizado CNC en sí crea virtualmente cualquier componente imaginable. Algunos modelos incluyen características especiales y accesorios que agilizan y simplifican aún más el proceso productivo, como pantallas táctiles y cambiadores de herramientas automatizados.

Una asociación de carpintería encuestó a sus miembros, incluyendo fabricantes de gabinetes, productores de madera arquitectónica y otros. La mayoría coincidió en beneficios y ventajas CNC dentro de su industria.

• Mejora la precisión del mecanizado
• Permite tareas complejas, detalle
• Crea flexibilidad en fabricación
• Aumenta la seguridad
• Impulsa volumen de producción
• Reduce tiempo de configuración-cambio

Si no has investigado cómo se fabrican tus piezas metálicas, podría valer la pena averiguar si usas mecanizado CNC o no. Hay muchas ventajas en usar máquinas CNC. Si tu negocio tiene un fabricante que no las usa, podrías querer averiguar por qué y considerar un cambio.

4. ¿Cuáles son las desventajas del CNC?

Desventajas del CNC

El mecanizado CNC no será la opción menos costosa, lo que podrías ver inicialmente como desventaja. Sin embargo, el costo es una inversión en ahorros a largo plazo, eficiencia, retención de clientes y reputación de calidad y fiabilidad.

Cuesta más inicialmente tener servicios CNC. Muchas empresas confían en un proveedor de confianza para hacer sus servicios de mecanizado CNC, lo que funciona bien para muchos negocios en muchas industrias. La primera serie de producción será más costosa que las posteriores.

Otra desventaja que algunos maquinistas perciben con el método CNC es que trabaja para hacer obsoletas las habilidades manuales convencionales. Con ellas se van las habilidades matemáticas y científicas desarrolladas por quienes aprenden años de entrenamiento para operar tornos, fresadoras, taladros y más a mano.

Aunque el mecanizado CNC ha creado tremendas nuevas oportunidades para todo tipo de negocios, también ha llevado a menos mecanizado convencional y, en última instancia, algo de desempleo. Sin embargo, la mayoría de expertos no coinciden en que las habilidades manuales se vuelvan obsoletas. De hecho, algunos piensan que el mecanizado convencional prosperará en proyectos pequeños y especializados.

5. ¿Es el mecanizado CNC adecuado para mí?

El mecanizado CNC es uno de dos métodos comunes de crear un prototipo desde un archivo digital, y a menudo se usa en fabricación y otras industrias. La otra forma es tecnología de impresión 3D, que usa modelado por deposición fundida (FDM) para crear la pieza o producto. Además de FDM, la impresión 3D podría incluir estereolitografía-SLA, sinterizado selectivo por láser-SLS y fusión selectiva por láser-SLM.

Podrías preguntarte sobre la tecnología de impresión 3D y si tiene ventajas sobre el mecanizado CNC. La respuesta depende de varios factores y lleva a algunas preguntas:

1. ¿Qué tipo de objeto estás produciendo?

2. ¿Qué tan compleja es la pieza que necesitas hacer?

3. ¿Qué material está involucrado en hacer el producto?

4. ¿Qué cantidad se espera?

5. ¿En qué tipo de cronograma estás trabajando?

Generalmente, la impresión 3D se usa para producir prototipos y tiene velocidad relativamente baja comparada con mecanizado CNC. Por esto, no es eficiente para producir grandes cantidades.

La tecnología FDM construye desde abajo hacia arriba, mientras que el mecanizado CNC funciona cortando y taladrando piezas de un bloque de material hasta su forma.

FDM no tiene limitaciones por ángulos de ejes, pero CNC no tiene limitaciones en el tipo de materiales que puede manejar. El mecanizado CNC puede crear casi cualquier forma, mientras que las capacidades de impresión 3D están limitadas a materiales adaptados en filamentos factibles.

Ambas tecnologías seguirán evolucionando y mejorando, pero incluso empresas de impresión 3D reconocen que coexistirán y se complementarán como parte del proceso de fabricación.

El mecanizado CNC ofrece precisión, exactitud y velocidad superiores para altas cantidades de producto, lo que lo hace la elección correcta en la mayoría de situaciones. Empresas en industrias competitivas ganan ventaja a través de eficiencia y consistencia, así como precisión y exactitud.

El mecanizado CNC automatiza procesos de fabricación así no tienes que preocuparte por negligencia de trabajadores, tiempo libre o errores que frenen tu operación. Puedes producir continuamente piezas metálicas y plásticas complejas, multidimensionales, de todas formas y tamaños.

Puedes realizar tareas de mecanizado más rápido y limpiamente con mecanizado CNC que con cualquier otro método, beneficiando el resultado final a largo plazo, ya que tú y tus clientes pueden confiar en la calidad esperada.

El mecanizado CNC atiende a la mayoría de empresas usando cosas universales como sujetadores, placas, boquillas, válvulas y paneles, mientras también puede personalizar diseños exclusivos para cada negocio. La técnica automatizada hace millones de tipos de proyectos. Algunos ejemplos:

• Implantes dentales
• Pasamanos texturizados
• Defensa militar
• Ejes automotrices
• Partes de electrónica como teléfonos móviles
• Piezas de armas de fuego
• Impresión estampada en metal
• Agujeros perforados.

Cada negocio tendrá su propia lista de proyectos que probablemente hagan del mecanizado CNC lo correcto para ahorros, calidad y eficiencia.

Si la velocidad, exactitud o precisión en tus piezas metálicas fabricadas son importantes para ti, una máquina CNC es adecuada. Si tener tus procesos de fabricación metálica automatizados para no preocuparte por negligencia, tiempo libre o errores, una máquina CNC es adecuada. Si necesitas hacer formas metálicas complejas para tu negocio, especialmente formas tridimensionales, una máquina CNC es adecuada. La única situación obvia donde una máquina CNC puede no ser adecuada es si eres una operación muy pequeña que necesita formas metálicas muy simples, donde la máquina CNC no conferiría una gran ventaja relativa al costo. Para industrias competitivas, sin embargo, las máquinas CNC suelen ser lo mejor.

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Publicación actualizada el 3/1/2018