Fundamentos de CNC: Dominando el Control Numérico Computarizado

Unidad 1: Introducción al CNC

¿Qué es CNC? CNC significa Control Numérico Computarizado (Computer Numerical Control). Es la automatización de herramientas de máquina operadas por comandos programados con precisión, codificados y ejecutados por una computadora, en lugar de control manual mediante volantes o palancas.

En sistemas CNC modernos, el diseño de componentes de principio a fin está altamente automatizado usando programas de Diseño Asistido por Computadora (CAD) y Fabricación Asistida por Computadora (CAM). La serie de pasos para producir una pieza está altamente automatizada y produce una pieza que coincide estrechamente con el diseño CAD original.

En máquinas CNC, el papel del operador se minimiza. El operador solo tiene que introducir el programa de instrucciones en la computadora, cargar las herramientas requeridas en la máquina, y el resto lo hace la computadora automáticamente. La computadora dirige la herramienta para realizar diversas operaciones de mecanizado según el programa introducido.

La tecnología CNC se aplica a una amplia variedad de operaciones como dibujo, ensamblaje, inspección, trabajo de chapa, etc. Pero se usa más prominentemente en procesos de mecanizado de metal como torneado, taladrado, fresado, formado, etc. Gracias al CNC, todas las operaciones pueden realizarse a alta velocidad, haciendo la fabricación en masa considerablemente más barata.

Cómo Funciona

La máquina CNC comprende la computadora en la que se introduce el programa para el corte del metal de la pieza según los requisitos. Todos los procesos de corte y dimensiones finales se introducen en la computadora vía el programa. La computadora sabe exactamente qué hacer y ejecuta todos los procesos. La máquina CNC funciona como un robot, al que se le alimenta un programa y sigue todas las instrucciones.

No tienes que preocuparte por la precisión; todas las máquinas CNC están diseñadas para cumplir precisiones muy estrechas. De hecho, hoy en día para la mayoría de trabajos de precisión la máquina CNC es obligatoria. Cuando el trabajo termina, ni siquiera tienes que retirarlo; la máquina lo hace y recoge la siguiente pieza por sí sola. Así, tu máquina puede seguir fabricando las 24 horas sin mucha supervisión, solo tienes que alimentarla inicialmente con el programa y suministrar materia prima.

Desde los primeros días de la fabricación, se han buscado formas de aumentar la precisión dimensional y la velocidad de producción. En términos simples, el control numérico es un método de operar automáticamente una máquina de fabricación basado en un código de letras, números y caracteres especiales. A medida que se desarrollaron, se realizó la aplicación de computadoras digitales para control de equipos de fabricación. Pronto se usaron computadoras para control directo de herramientas de máquina. El circuito integrado llevó a computadoras pequeñas para controlar máquinas individuales, y nació la era del control numérico computarizado (CNC). Esta era se ha vuelto tan sofisticada que es el método preferido en casi todas las fases de la fabricación de precisión, particularmente mecanizado. Los requisitos de precisión dimensional, base de los procesos de mecanizado, son candidatos ideales para sistemas de control computarizado. El control numérico computarizado aparece ahora en muchos otros tipos de procesos de fabricación. Una ventaja distintiva del control computarizado de herramientas de máquina es el posicionamiento rápido y de alta precisión de la pieza y las herramientas de corte.

Hoy, las herramientas de máquina manuales han sido reemplazadas en gran medida por máquinas CNC. Las herramientas se controlan electrónicamente en lugar de a mano. Las máquinas CNC pueden producir la misma pieza una y otra vez con muy poca variación. Las máquinas CNC modernas pueden posicionar herramientas y piezas a avances de varios cientos de pulgadas por minuto, con precisión de .0001". Una vez completada la programación y configurado el utillaje, pueden funcionar día y noche, semana tras semana, sin cansarse, solo con mantenimiento rutinario y de herramientas. Estas son ventajas obvias sobre máquinas manuales, que requieren gran interacción humana. Las tasas de avance de corte y velocidades de husillo pueden optimizarse mediante instrucciones de programa. Las máquinas CNC modernas tienen portaherramientas de torreta o correa y algunas pueden albergar más de 150 herramientas. El cambio de herramienta toma menos de 15 segundos.

Las máquinas CNC son altamente productivas. También son costosas de comprar, configurar y mantener. Sin embargo, la ventaja de productividad puede compensar fácilmente este costo si su uso se gestiona adecuadamente. Una ventaja importante del CNC es la capacidad de programar la máquina para diferentes trabajos. La selección y cambio de herramienta bajo control de programa es extremadamente productivo, con poco tiempo perdido aplicando una herramienta al trabajo.

Un programa desarrollado para una tarea puede usarse para una corta producción de una o pocas piezas. La máquina puede configurarse para un nuevo trabajo y usarse para largas producciones de cientos o miles de unidades. Puede interrumpirse, usarse para el trabajo original u otro nuevo, y volver rápidamente a la larga producción. Esto hace la herramienta CNC extremadamente versátil y productiva. El diseño asistido por computadora (CAD) se ha vuelto el método preferido de diseño y desarrollo de productos. La conexión entre CAD y CNC fue lógica. Un diseño de pieza en computadora puede ir directamente al programa usado para desarrollar información de control CNC. Una máquina CNC puede entonces fabricar la pieza. La computadora es extremadamente útil para asistir al programador CNC en desarrollar un programa para fabricar una pieza específica. Los sistemas de fabricación asistida por computadora (CAM) son ahora el estándar de la industria para programar. Cuando CAD, CAM y CNC se combinan, surge la mayor capacidad, produciendo piezas extremadamente difíciles o imposibles de hacer manualmente.

El movimiento CNC se basa en el sistema de coordenadas cartesianas. Una máquina CNC no puede operarse exitosamente sin entender cómo se definen los sistemas de coordenadas en CNC y cómo trabajan juntos.

Para entender completamente la programación de control numérico, debes entender ejes y coordenadas. Piensa en una pieza que quieras hacer. Podrías describirla a alguien por su geometría. Por ejemplo, la pieza es un rectángulo de 5x8 pulgadas. Todas las piezas pueden describirse así. Cualquier punto en la pieza mecanizada, como un bolsillo a cortar o un orificio a taladrar, puede describirse en términos de su posición. El sistema que nos permite hacer esto se llama sistema de coordenadas cartesianas o rectangular.