Exactitud, precisión, tolerancias y consideraciones del mecanizado CNC de metales

Para prototipos y piezas de uso final, la precisión es un aspecto muy importante de la metalurgia. Precisión significa que obtiene una pieza que se ve y se siente exactamente como la diseñó, sin errores que puedan afectar la función mecánica.

Gracias al auge de las máquinas CNC, la metalurgia ahora es más precisa que nunca. Los maquinistas pueden usar una computadora para programar la trayectoria de una herramienta de corte a un micrómetro, eliminando virtualmente las imprecisiones causadas por errores humanos. Siempre que la máquina CNC esté configurada correctamente, debe cortar piezas de metal con gran precisión.

Pero hay muchos factores que afectan la precisión del procesamiento de metales. La calidad de la máquina, la selección de materiales e incluso la temperatura ambiente pueden desempeñar un papel, y algunos clientes pueden tener requisitos de precisión muy diferentes a los de otros.

Este artículo analiza los entresijos de la metalurgia de precisión y explica conceptos como exactitud, precisión y tolerancias.

¿Qué es la precisión?

Aunque exactitud y precisión parecen ser sinónimos, tienen diferentes significados cuando se trata de mecanizar. Por lo tanto, es importante entender lo que queremos decir con los diferentes términos.

En el contexto de la metalurgia, la precisión es el grado en que una máquina puede coincidir con las medidas especificadas en el diseño.

Si una máquina puede cortar en la ubicación exacta especificada en el diseño, entonces tiene una alta precisión.

Si falla el objetivo de vez en cuando, pero da en el punto correcto en promedio, entonces podemos decir que todavía tiene una alta precisión.

¿Qué es la repetibilidad o precisión del mecanizado?

La precisión de mecanizado se refiere a la similitud de las medidas en múltiples intentos o entre múltiples copias de una pieza.

En otras palabras, una máquina es de alta precisión si toca exactamente el mismo punto en 100 copias de una pieza.

¡Esto no es lo mismo que precisión porque a la precisión no le importa particularmente si el "punto" es el mismo que se especifica en el diseño! Una máquina puede ser muy precisa, aunque siempre corte 3 mm a la izquierda de la marca prevista.

Obviamente, es importante tener tanto exactitud como precisión.

Precisión significa que está acertando las coordenadas especificadas en el diseño y precisión significa que las está acertando consistentemente en varias unidades.

¿Qué son las tolerancias de mecanizado?

En el mecanizado, la tolerancia se refiere a la desviación del valor de corte. Por lo tanto, se trata de precisión, pero es un valor especificado por el cliente, no una propiedad de la máquina en sí.

Si un cliente requiere que una característica de una pieza sea muy consistente entre los elementos, especificará una tolerancia estricta en esa característica para permitir una desviación mínima. En la práctica, esto significa que la máquina debe operarse más lentamente y con más cuidado.

Si se especifica una tolerancia menor, por ejemplo, en una función no mecánica, el mecanizado se puede realizar más rápido.

Aunque las tolerancias las define el cliente, las máquinas suelen especificar sus tolerancias estándar y las más pequeñas posibles.

Qué contribuye a la Precisión ¿De una máquina CNC?

La precisión de una máquina CNC depende de varios factores, algunos de los cuales están determinados por el fabricante de la máquina CNC y otros pueden ser controlados por el maquinista.

Para lograr un mecanizado de metal preciso, se deben considerar los siguientes factores:

Calidad de la máquina:

Las máquinas bien hechas con componentes de alta calidad generalmente producirán piezas más precisas que las máquinas de baja calidad.

Condición de la máquina:

Las máquinas CNC contienen innumerables componentes, por lo que el mantenimiento adecuado es fundamental para mantener su precisión.

Condición de la herramienta:

Las herramientas desafiladas y desgastadas que muestran signos de desgaste en incidencia, desgaste en cráter, etc. pueden reducir la precisión de las máquinas CNC, por lo que deben mantenerse en buenas condiciones. Las herramientas desafiladas también aumentan las temperaturas de corte, otro factor que reduce la precisión.

Inspección a bordo:

Las herramientas de retroalimentación, como las sondas integradas, pueden decirle al maquinista si la máquina está cortando con precisión durante el trabajo. Estas herramientas también se pueden utilizar para corregir cualquier desviación en tiempo real, mejorando la precisión.

Temperatura y humedad:

El entorno de trabajo afectará la precisión del mecanizado. Aunque la máquina es capaz de cortar piezas en condiciones cálidas, se debe mantener la consistencia térmica para evitar desviaciones.

C calibración:

Las máquinas herramienta deben calibrarse regularmente para mantener la precisión.

¿Cuál es el mejor metal para la metalurgia de precisión?

La metalurgia precisa se logra mejor con materiales adecuados para el mecanizado CNC.

Porque aunque incluso los metales y las aleaciones más duros se pueden mecanizar con precisión, algunos materiales difíciles de mecanizar pueden afectar negativamente a la precisión del mecanizado.

La maquinabilidad de un metal es la facilidad con la que una herramienta de corte puede cortarlo. Corta rápidamente metales altamente mecanizables a baja potencia, produciendo un acabado de alta calidad sin un desgaste significativo de la herramienta de corte.

Algunos metales altamente mecanizables incluyen:

Aluminio 6061

Aluminio 7075

Aluminio 2024

Acero inoxidable 303

Acero inoxidable 304

Latón C35300

En teoría, una buena máquina CNC debería poder cortar metales difíciles de mecanizar, aunque con más tiempo y consumo de energía.

Pero estos metales difíciles de mecanizar pueden tener un impacto negativo indirecto en la precisión.

Los metales que no se pueden mecanizar pueden aumentar significativamente el desgaste de la herramienta, mientras que las herramientas desafiladas pueden reducir la precisión y precisión de la máquina.

Además, la mayoría de los clientes quieren encontrar un buen equilibrio entre velocidad y precisión. Si el mecanizado preciso de metales requiere velocidades de corte extremadamente bajas porque el metal es difícil de mecanizar, es posible que el proyecto no merezca la pena.

¿Cuándo se requiere un trabajo en metal preciso?

El trabajo del metal preciso es importante por varias razones, desde garantizar la satisfacción del cliente hasta garantizar la funcionalidad mecánica de una pieza.

Los elementos que requieren alta precisión pueden incluir:

Prototipos metálicos comercializados por inversores, con aparentes imprecisiones que pueden dar una impresión negativa a los profesionales senior.

Partes mecánicas que interactúan con otras partes. La funcionalidad adecuada se puede controlar especificando las tolerancias adecuadas, pero aún se requiere una buena precisión para garantizar la compatibilidad entre las piezas.

Ofrecer puestos de trabajo a posibles socios a largo plazo. Cuando trabaja con nuevos clientes, aumenta sus posibilidades de crear asociaciones a largo plazo al proporcionarles piezas mecanizadas con precisión desde el principio. En algunos casos, los clientes solo aceptarán pedidos si se puede garantizar un cierto nivel de precisión.