Torneado CNC vs. Fresado CNC: Cómo elegir el proceso adecuado

El Control Numérico Computarizado (CNC) es un método de fabricación tradicional que crea piezas removiendo material de un bloque sólido, conocido como pieza de trabajo o bruto.

Sin embargo, el término "mecanizado CNC" puede referirse en realidad a varios procesos, cada uno de los cuales usa diferentes herramientas y máquinas para dar forma a la pieza deseada. El fresado CNC, por ejemplo, usa cortadores rotativos y movimiento perpendicular para remover material de la cara de la pieza de trabajo, mientras que el taladrado CNC permite a los ingenieros crear orificios y formas en el bruto con diámetros y longitudes precisos.

Muchos procesos de fabricación CNC implican aplicar herramientas de corte giratorias a una pieza de trabajo fija, pero el torneado CNC es un método de mecanizado que funciona al revés. Al rotar el bruto en lugar de la herramienta, este proceso permite la producción eficiente de una amplia variedad de piezas cilíndricas u ovaladas. Aquí lo que los ingenieros y equipos de producto deben tener en cuenta.

Cómo funciona el torneado CNC

Generalmente, el torneado CNC produce piezas moviendo una herramienta de corte a lo largo de la superficie externa de una pieza de trabajo que gira rápidamente. Este proceso crea una trayectoria de herramienta helicoidal y resulta en piezas altamente axisimétricas. Cuando se aplica a las superficies internas de un bruto, esta misma acción de corte se conoce como "taladrado profundo" —juntos, el torneado y el taladrado profundo comprenden el subconjunto más grande de procesos CNC conocido como torneado CNC.

Si bien algunos de los detalles más pequeños varían según el modelo y fabricante, la mayoría de las máquinas de torneado CNC contienen un conjunto similar de piezas. Las más relevantes para la producción incluyen:

• El mandril o pinza: El mandril sujeta la pieza de trabajo y la mantiene firmemente en su lugar. Los mandriles pueden tener mandíbulas duras o blandas. Las pinzas se usan típicamente para brutos más pequeños.
• El husillo: El husillo es el eje rotativo de la máquina de torneado CNC, que recibe instrucciones del archivo CAM sobre RPM apropiados.
• Las herramientas de corte: Una torreta de herramientas lleva las diversas herramientas de corte requeridas para la producción y permite a la máquina cambiar herramientas según sea necesario.

Durante la producción, la pieza de trabajo se inserta en el mandril, el husillo comienza a rotar y las herramientas de corte se aplican a la superficie de la pieza para dar forma a la geometría de la pieza.

Las piezas de trabajo usadas en torneado CNC son típicamente largas y cilíndricas, pero pueden ser cuadradas o hexagonales dependiendo del diseño de la pieza. Las válvulas de bola de latón hex, por ejemplo, comienzan como barras hexagonales y se tornan a ambos lados de la tuerca para crear roscas.

Consideraciones clave para producir piezas con tornos CNC

Mientras que los tornos convencionales típicamente solo permiten herramientas a lo largo de dos ejes (los centros de torneado, sin embargo, probablemente tendrán algunas capacidades de eje Y), las máquinas de torneado CNC permiten operaciones de corte a lo largo de tres, cuatro o cinco ejes. Algunas de estas operaciones adicionales incluyen:

• Torneado recto o cilíndrico: Este proceso puede usarse para crear cortes uniformes en el diámetro de la pieza de trabajo y remover grandes cantidades de material.
• Torneado cónico: El torneado cónico produce una forma cilíndrica con disminuciones suaves en el diámetro (similar a una forma de reloj de arena).
• Ranurado: Este proceso emplea una herramienta con forma para producir cavidades estrechas en la pieza de trabajo.
• Moleteado: Esta técnica implica cortar un patrón estriado de líneas rectas, anguladas o cruzadas en la pieza de trabajo, dando a la pieza agarre adicional.
• Roscado: Esto produce las roscas vistas en tuercas y tornillos que permiten que los objetos se fijen juntos y puede aplicarse a geometrías relativamente grandes o pequeñas.
• Cortado (Parting): El cortado se usa para cortar la pieza completada de la pieza de trabajo original.

El torneado CNC generalmente es adecuado para prototipado y producción de bajo volumen. Sin embargo, al determinar si el torneado con torno CNC es el método más rentable para producir una pieza, un factor que debe considerarse es el diámetro exterior (DE) de la pieza. Esto es porque las máquinas de torneado CNC tienen un DE máximo para producción de piezas capaces de alimentación de barra, y cualquier pieza con un DE sobre el límite establecido necesitará ser sujeta individualmente, lo que puede aumentar tanto el tiempo de producción como los costos.

Otro elemento a tener en cuenta son las herramientas CNC en sí. Muchas de estas tienen forma cilíndrica con un borde de corte limitado, lo que determina inherentemente cómo se pueden hacer cortes en la pieza de trabajo. Esto también significa que elementos de diseño como esquinas internas tendrán un radio, independientemente de qué tan fino o pequeño sea el tamaño de la herramienta de corte. El torneado CNC es adecuado para crear cortes internos (también conocidos como ranuras de cuello o alivio). Estos son comunes en piezas torneadas cilíndricas y serían muy engorrosos de fabricar en una fresadora CNC. Si se requieren herramientas de corte especializadas, es importante recordar que estas presentan su propio conjunto de desafíos. Por ejemplo, herramientas con ejes más largos —útiles para alcanzar partes más profundas de cavidades de la pieza de trabajo— aumentan el riesgo de vibración, cortes menos precisos y mal acabado superficial.

Cuándo considerar fresado CNC en lugar de torneado CNC

Si bien el torneado CNC ofrece eficiencia inigualable para producir piezas con perfiles revolutos —como pernos, cojinetes de bola y arandelas— no es óptimo para crear piezas no axisimétricas.

El fresado CNC —comúnmente usado para aplicaciones de fabricación automotriz, aeroespacial y de muebles, así como en la producción de robots y maquinaria industrial— también puede usarse en tándem con el torneado CNC para agregar características de diseño, como caras planas, que son imposibles de lograr de otra manera.

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Para aprovechar al máximo los beneficios del torneado CNC, los equipos de producto e ingenieros deben familiarizarse con una serie de consideraciones críticas de diseño y fabricación, incluyendo el DE de la pieza y el volumen de la corrida de producción.

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