Mecanizado CNC: Definición, Tipos, Máquinas y Aplicaciones

¿Qué es el Mecanizado CNC?

CNC significa Control Numérico Computarizado. El mecanizado CNC es un proceso de fabricación computarizado en el que software preprogramado dicta el movimiento de herramientas y maquinaria de fábrica.

El proceso puede controlar una gama de maquinaria compleja, desde rectificadoras y tornos hasta fresadoras y enrutadores CNC. Con mecanizado CNC, tareas de corte tridimensionales pueden lograrse en un solo conjunto de instrucciones.

El mecanizado CNC controla maquinaria compleja como rectificadoras, tornos y centros de torneado, todos usados para cortar, dar forma y crear diferentes piezas y prototipos. Diariamente, los operadores CNC combinan diseño mecánico, dibujos técnicos, matemáticas y programación para producir variedad de piezas metálicas y plásticas.

Los operadores CNC pueden tomar una chapa metálica y convertirla en pieza crítica de avión o automóvil.

El mecanizado CNC avanzado y nuestros socios de fabricación de confianza le permiten producir exactamente lo que necesita y cuando lo necesita. La fabricación asistida por computadora (CAM) ha abierto las puertas a infinitas posibilidades.

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¿Qué es una Máquina CNC?

Las máquinas CNC son herramientas de máquina que cortan o mueven material según lo programado en el controlador. El tipo de corte varía desde corte por plasma, láser, fresado, enrutado y torneado. Las máquinas CNC incluso pueden recoger y mover elementos en una línea de ensamblaje.

Las máquinas CNC son máquinas automatizadas operadas por computadoras que ejecutan secuencias preprogramadas de comandos controlados. Son esencialmente lo opuesto a dispositivos "de la vieja escuela" controlados manualmente por volantes o palancas, o automatizados mecánicamente solo por levas.

Las máquinas CNC modernas entienden y funcionan usando lenguaje de mecanizado CNC – llamado G-code – que les indica medidas precisas para producción: velocidad de avance, velocidad, ubicación y coordinación.

Los diseños y piezas mecánicas actuales para sistemas CNC están altamente automatizados – a diferencia de las viejas y peligrosas máquinas de fábrica. Las dimensiones mecánicas de las piezas se definen usando software de diseño asistido por computadora (CAD), y luego se traducen en directivas de fabricación por software de fabricación asistida por computadora (CAM).

¿Cómo Funcionan las Máquinas CNC?

Las máquinas CNC suelen tener versión de software CAD. Un programa CAD, o diseño asistido por computadora, es software que permite dibujar lo que quiere cortar. El dibujo es 2D o 3D y al completarse crea código para que la máquina CNC lo lea.

Las máquinas CNC trabajan siguiendo coordenadas a lo largo de ejes. Máquinas básicas se mueven en uno o dos ejes, pero máquinas avanzadas y las que crean objetos 3D se mueven en tres ejes. Las herramientas siguen miles de coordenadas, cortando y dando forma mientras se mueven.

Antes de que una máquina CNC inicie su primera tarea, se realiza una prueba. Esta prueba se llama "corte al aire" y es increíblemente importante ya que cualquier error podría resultar en máquina o pieza dañada.

Programación de Máquina CNC

En fabricación CNC, las máquinas se operan mediante control numérico, donde un programa de software controla un objeto. El lenguaje detrás del mecanizado CNC se llama alternativamente G-code, y está escrito para controlar los diversos comportamientos de una máquina correspondiente: velocidad, avance, coordinación.

Básicamente, el mecanizado CNC permite preprogramar velocidad y posición de funciones de herramienta de máquina y ejecutarlas via software en ciclos repetitivos y predecibles, con poca intervención humana. En el proceso, un dibujo CAD 2D o 3D se concibe, luego se traduce a código para que el sistema CNC lo ejecute. Tras introducir el programa, el operador hace una prueba para asegurar que no hay errores en el código.

Debido a estas capacidades, el proceso se ha adoptado en todos los rincones del sector manufacturero, y la fabricación CNC es especialmente vital en producción de metal y plástico. Descubra más sobre tipos de sistemas de mecanizado y cómo la programación CNC automatiza totalmente la fabricación:

Sistemas de Mecanizado de Lazo Abierto / Cerrado

Durante el proceso CNC, el control de posición se determina mediante sistema de lazo abierto o cerrado. Con el primero, la señal va en una dirección entre controlador CNC y motor. Con lazo cerrado, el controlador recibe retroalimentación, permitiendo corrección de errores. Así, un sistema de lazo cerrado puede rectificar irregularidades en velocidad y posición.

En mecanizado CNC, el movimiento se dirige usualmente en ejes X e Y. La herramienta se posiciona y guía via motores paso a paso o servomotores, que replican movimientos exactos según el G-code. Si fuerza y velocidad son mínimas, el proceso puede ejecutarse via control de lazo abierto. Para todo lo demás, control de lazo cerrado es necesario para asegurar velocidad, consistencia y precisión requeridas en aplicaciones industriales como metalurgia.

En mecanizado CNC, el movimiento se dirige usualmente en ejes X e Y.

El Mecanizado CNC es Totalmente Automatizado

En los protocolos CNC actuales, la producción de piezas via software preprogramado es mayormente automatizada. Las dimensiones de una pieza se establecen con software CAD y luego se convierten en producto terminado con software CAM.

Una pieza dada podría necesitar variedad de herramientas como taladros y fresas. Para acomodar esto, muchas máquinas actuales combinan varias funciones en una celda.

Alternativamente, una instalación puede consistir en varias máquinas y brazos robóticos que transfieren piezas de una aplicación a otra, pero todo controlado por el mismo programa. Independientemente de la configuración, el proceso CNC permite consistencia en producción de piezas difícil o imposible de replicar manualmente.

Tipos de Máquinas CNC

Tipos de Máquinas CNC:

• Fresadora CNC
• Enrutador CNC (CNC Router)
• Máquina de Corte por Plasma CNC
• Torno CNC
• Máquina de Corte por Láser CNC
• Máquina de Electroerosión CNC (EDM)
• Máquina de Corte por Chorro de Agua CNC
• Rectificadora CNC
• Taladradora CNC

En las siguientes secciones doy una visión general de cada tipo.

1. Fresadora CNC

Uno de los tipos más comunes, una fresadora CNC usa controles computarizados para cortar diversos materiales. Los tornos pueden traducir programas específicos de números y letras para mover el husillo de diferentes formas.

Las fresadoras CNC se caracterizan por su capacidad para girar herramientas de corte mientras mantienen la pieza/blanco estacionaria. Puede mecanizar amplia gama de formas, incluyendo características fresadas frontales y periféricas. Componentes fabricados en fresadoras CNC son típicamente cuadrados o rectangulares con variedad de características.

Muchos tornos usan G-code, lenguaje de programación estandarizado reconocido por la mayoría de máquinas CNC. Tras insertar la pieza, la computadora toma el control. El código guía y dirige cada movimiento y acción del husillo y herramienta para cortar la pieza con alta precisión y convertirla en pieza personalizada diseñada.

Una fresadora CNC puede tener variedad de funciones: fresado frontal, fresado de hombro, roscado, taladrado y torneado. La mayoría están disponibles en configuraciones de 3 a 6 ejes. Una fresadora CNC es muy grande comparada con otras herramientas y puede ser bastante cara. En general, fresadoras CNC se usan para mecanizar metales duros y enrutadores CNC para materiales más blandos.

Relacionado: ¿Qué es una Fresadora?

2. Enrutador CNC (CNC Router)

Un enrutador CNC es máquina muy similar a fresadora CNC pero generalmente usada para mecanizar materiales más blandos y típicamente menos precisa que fresadoras CNC. Los enrutadores CNC son significativamente más baratos. Este tipo puede cortar acero, madera, aluminio, compuestos, plástico y espuma.

Los enrutadores CNC se caracterizan por usar control numérico para dirigir husillo y trayectorias de herramienta para cortar y dar forma a materiales como madera, acero, compuestos, aluminio, espuma y plástico en el diseño y forma deseados. Reducen desperdicio y aumentan productividad produciendo artículos en mucho menos tiempo.

Generalmente constan de base mecánica, husillo, motores paso a paso, drivers, controladores y fuente de alimentación. Reducen desperdicio, aumentan productividad y precisión, y producen productos más rápido.

La mayoría pueden mecanizar un material en tres dimensiones y son geniales para proyectos pequeños y creación de prototipos y diseños complejos. También hay enrutadores de 3, 4, 5 y 6 ejes.

Un enrutador CNC de calidad puede comprarse por menos de $2,000, mientras que fresadoras CNC de entrada cuestan más de $10,000.

La mayoría de máquinas enrutador CNC pueden mecanizar pieza en tres dimensiones y destacan en crear proyectos pequeños y prototipos simples y complejos. Como fresadoras CNC, disponibles en variedad de ejes de 3 a 6.

3. Máquina de Corte por Plasma CNC

Similares a fresadoras CNC en función (cortar materiales). Sin embargo, usan antorcha de plasma para cortar, mientras fresadora usa fresa de extremo o fresa en husillo.

El requisito principal es que al cortar por plasma, el material debe ser eléctricamente conductor. También se usan para cortar materiales, pero con antorcha de plasma potente (gas ionizado electrónicamente) controlada por computadora.

Similar a antorcha de gas manual para soldadura (hasta 10,000 °F), antorchas de plasma alcanzan 50,000 °F. La antorcha funde la pieza creando corte. Cuando se usa corte por plasma CNC, el material debe ser conductor. Materiales típicos: acero, acero inoxidable, aluminio, latón, cobre.

El mecanizado CNC de precisión ofrece amplia gama de producción y acabado en taller. Según entorno, materiales, plazo, volumen, presupuesto y características requeridas, suele haber método óptimo para lograr resultado deseado.

Principalmente usado en industrias pesadas: construcción naval, fabricación automóvil, química, construcción de acero industrial. Consecuentemente, en corte por plasma CNC, la pieza es generalmente grande y pesada. Máquina de entrada cuesta ~$5,000, las más caras cientos de miles de dólares.

4. Tornos CNC

Un torno es máquina CNC diseñada para cortar piezas mientras giran. Los tornos CNC hacen cortes precisos rápidos con variedad de herramientas. Son muy efectivos en precisión comparados con tornos manuales. A menudo tienen menos ejes que fresadoras CNC y son más pequeños y compactos.

Los tornos CNC tienen controles similares a fresadoras CNC y leen G-code y otros lenguajes propietarios.

Tornos CNC y máquinas de torneado destacan por su capacidad para rotar (tornear) materiales durante mecanizado. Las herramientas de corte se alimentan en movimiento lineal junto con la barra rotativa; removiendo material alrededor del perímetro hasta lograr diámetro y característica deseados.

Pueden crear características internas y externas: agujeros taladrados, taladros, brocas, agujeros escariados, ranuras, roscas, conicidades, roscado. Ejemplos de componentes: ejes, tornillos, pernos.

MÁS: ¿Qué es un Torno?

5. Máquina de Corte por Láser CNC

Similares a máquinas de plasma, la diferencia es que láseres se usan principalmente para cortar y son geniales para metales, plástico o madera dura. Según densidad y resistencia del material, la intensidad del láser puede ajustarse.

Las máquinas láser CNC tienen enrutador puntual con haz láser altamente enfocado para cortar, grabar o marcar materiales con precisión. El láser calienta el material y lo funde o vaporiza, creando corte. Típicamente el material está en formato lámina y el haz se mueve de ida y vuelta para crear corte preciso.

Este proceso produce mayor variedad de diseños que máquinas de corte tradicionales como tornos, centros de torneado, fresadoras, y a menudo produce cortes/bordes que no requieren acabado adicional.

Los grabadores láser CNC se usan comúnmente para marcar componentes mecanizados. Por ejemplo, puede ser difícil incorporar logo y nombre de empresa en pieza torneada CNC o mecanizada CNC. Usando grabado láser, puede aplicarse al componente tras procesamiento.

6. Máquina de Electroerosión CNC (EDM)

Una máquina de electroerosión (EDM) usa chispas eléctricas altamente controladas para manipular materiales en forma deseada. También llamada erosión por chispa, hundimiento de matriz, erosión por chispas, o corte por hilo.

Un componente se coloca bajo el hilo de electrodo, y la máquina emite descarga eléctrica del hilo generando calor intenso (hasta 21,000 °F). El material se funde o lava con líquido para crear forma o propiedad deseada.

En este proceso, el material se remueve de pieza específica por serie de descargas eléctricas repetitivas entre dos electrodos. Estos están separados por fluido dieléctrico, que suele llevar potencial eléctrico. La pieza se coloca entre dos electrodos y la máquina calcula cuánta descarga necesita cada electrodo.

EDM se usa comúnmente para crear micro-agujeros precisos, ranuras, características cónicas o angulares, y variedad de características intrincadas en componente o pieza. Típicamente para metales muy duros difíciles de mecanizar. Buen ejemplo: engranajes típicos.

MÁS: ¿Qué es máquina de electroerosión (EDM)?

7. Máquina de Corte por Chorro de Agua CNC

Los cortadores por chorro de agua CNC, como sugiere el nombre, usan chorros de agua a alta presión para cortar materiales.

Típicamente, el corte por chorro de agua CNC se elige cuando el material es sensible a temperatura y podría fundirse a altas temperaturas, como plástico y aluminio. Aunque pueden cortar solo con agua, usualmente se añaden abrasivos como granate (mineral) u óxido de aluminio para corte más eficiente.

Una máquina de corte por chorro de agua CNC cuesta más que cortador de plasma con especificaciones similares. Pero cuesta menos que cortador láser CNC similar. Una desventaja es que es típicamente más lenta que cortadores de plasma y láser.

8. Rectificadora CNC

Una rectificadora CNC usa herramientas abrasivas para suavizar y terminar producto mecanizado. Las rectificadoras se usan típicamente en aplicaciones requiriendo extrema precisión como mecanizado de piezas de motor.

Generalmente, el producto se crea primero con superficie rugosa usando fresadora o torno CNC y luego pasa a rectificadora CNC para acabado final. Vienen en varios tipos: rectificadoras planas, de rodillos, cilíndricas, entre otras.

Hay variedad en tipo de abrasivo: CBN plateado o vitrificado, ruedas de diamante, óxido de aluminio, ruedas cerámicas, entre muchos otros.

9. Taladradora CNC

La taladradora CNC se aplica típicamente para producción en masa. Las taladradoras a menudo tienen centro de mecanizado multifunción ocasionalmente combinado y a veces retorcido. El mayor tiempo muerto es cambio de herramientas, así que para velocidad, la variación de diámetro de agujero debe reducirse.

La máquina más rápida para taladrar consiste en varios husillos en torreta con brocas de diferentes diámetros pre-montadas. Este tipo puede realizar escariado, avellanado y roscado.

Estos son los tipos más comunes de máquinas CNC en uso hoy. La elección depende del tipo de trabajo, precisión requerida, presupuesto y tiempo disponible.

Tipos de Operaciones de Mecanizado CNC

En resumen, el mecanizado CNC es método de fabricación metálica donde código escrito controla la maquinaria en el proceso. El código determina todo: movimiento de cabezal de corte y pieza, velocidad de husillo, RPM, etc. Los servicios de mecanizado CNC usan método de fabricación sustractivo.

Ahora sabemos cómo funcionan máquinas CNC. Pero no todas se usan para mecanizado CNC.

Veremos más de cerca todos los tipos de máquinas CNC disponibles. Pero en sentido tradicional, mecanizado CNC se refiere solo a unos pocos procesos automatizados: fresado, torneado, rectificado, enrutado, taladrado, etc.

1. Fresado CNC

Operación donde la herramienta de corte rota. Cuando la fresa contacta la pieza, remueve virutas.

Operaciones de fresado incluyen:

• Fresado de extremo (End milling)
• Fresado de chaflán (Chamfer milling)
• Fresado frontal (Face milling)
• Taladrado, mandrinado, roscado, etc.

Es método de fabricación muy universal con gran precisión y tolerancias. Funciona en amplia variedad de materiales y es muy rápido. La capacidad de hacer amplia gama de piezas complejas es gran activo.

Desventajas: gran cantidad de desperdicio, necesidad de variedad de herramientas, y alto coste de equipos.

2. Taladrado CNC

Proceso de mecanizado que usa brocas multipunto para crear agujeros cilíndricos en la pieza.

En taladrado CNC, la máquina normalmente alimenta la broca giratoria perpendicular al plano de la superficie de la pieza, creando agujeros verticales con diámetros que igualan la broca usada.

Sin embargo, operaciones de taladrado angular también pueden realizarse con configuraciones especiales y dispositivos de sujeción. Capacidades operativas: contrafresado, avellanado, escariado y roscado.

3. Torneado CNC

Aunque a menudo se refieren solo como mecanizado CNC, torneado y fresado tienen diferencias significativas. El torneado es prácticamente lo opuesto al fresado. La pieza rota en lugar de la herramienta.

El torneado CNC se usa comúnmente para fabricar ejes. La herramienta se acerca a la pieza giratoria para cortar partes metálicas, conocidas como virutas. Es posible lograr alta precisión para valores límite adecuados y sistemas de ajuste.

El torneado es posible en exterior de cilindro o interior. Esta última operación se llama mandrinado (boring).

Operación	Características
Taladrado	Emplea brocas multipunto giratorias. Broca alimentada perpendicular o angular a la pieza. Produce agujeros cilíndricos.
Fresado	Emplea herramientas de corte multipunto giratorias. Pieza alimentada en misma dirección que rotación de herramienta. Remueve material. Produce gama amplia de formas.
Torneado	Emplea herramientas de corte de un solo filo. Rota pieza. Herramienta alimentada a lo largo de superficie de pieza. Remueve material. Produce piezas redondas o cilíndricas.

4. Rectificado CNC

Las rectificadoras CNC usan rueda de rectificado giratoria para remover material. El objetivo es dar acabado de alta precisión a pieza metálica.

La calidad superficial que puede lograrse es muy alta. Por ello se usa como operación de acabado más que para hacer pieza final de materia prima.

5. Enrutado CNC

Los enrutadores CNC son aparentemente similares a fresadoras CNC. De nuevo, la pieza giratoria es el cabezal de corte. La diferencia principal está en materiales adecuados.

Los enrutadores son perfectos para cortar materiales blandos (no metales) que no requieren extrema precisión. La razón es menor potencia de salida.

Al mismo tiempo, los enrutadores son más rápidos. Permite fabricar piezas en menos tiempo.

¿Qué Puede Fabricar el Mecanizado CNC?

Aparentemente, el mecanizado CNC no tiene limitaciones. Adecuado para amplia gama de materiales: diferentes metales, plásticos, espuma, compuestos y madera. Fresadoras de 3 ejes producen la mayoría de formas geométricas básicas. Para piezas complejas, centros multi-eje están disponibles.

Por ejemplo, centro de fresado CNC de 5 ejes ayuda. Mientras el común de 3 ejes tiene 3 ejes lineales, los de 5 ejes también pueden rotar cabezal de corte y bancada. Esto mejora flexibilidad pero aumenta coste.

Aunque CNC es más rápido, el mecanizado manual aún tiene lugar en la industria. Especialmente para prototipado rápido de bajo volumen. Pero el mecanizado CNC prevalece cuando se necesita alta precisión. Por eso tantas industrias lo aprovechan:

• Aeroespacial
• Eléctrica
• Defensa
• Minería
• Maquinaria industrial
• Alimentos y bebidas
• Ropa
• Automotriz
• Diseño de productos, etc.

En resumen, el mecanizado CNC ha consolidado su lugar en el sector manufacturero como forma fiable y útil de producir piezas. Al mismo tiempo, los costes pueden ser ligeramente superiores comparados con otros métodos de fabricación.

Preguntas Frecuentes

¿Qué es el Mecanizado CNC?

CNC significa Control Numérico Computarizado. El mecanizado CNC controla maquinaria compleja como rectificadoras, tornos y centros de torneado, usados para cortar, dar forma y crear piezas y prototipos.

¿Es difícil el mecanizado CNC?

Como discutimos, el proceso puede ser desafiante de dominar pero ciertamente no fuera de alcance. Debe esperar más de 3 años de trabajo duro para dominarlo, pero puede tomar solo unas horas de tutoriales fáciles para crear piezas básicas.

¿Es buen carrera el operador CNC?

El mecanizado CNC es la mejor carrera que nunca ha oído. Paga bien, tiene excelentes perspectivas de empleo a largo plazo, y ofrece trabajo interesante. No necesita título universitario para empezar. Creemos que una carrera en oficios cualificados es algo que más buscadores de empleo deberían considerar seriamente.

¿Cuáles son los 5 tipos comunes de máquinas CNC?

Los 5 Tipos Más Comunes de Mecanizado CNC de Precisión:

• Tornos CNC y Máquinas de Torneado.
• Fresadoras CNC.
• Máquinas Láser CNC.
• Máquinas de Electroerosión CNC (EDM)
• Máquinas de Corte por Plasma CNC.

¿Qué hace una máquina CNC?

El Control Numérico Computarizado (CNC) es un proceso de fabricación donde software preprogramado dicta movimiento de herramientas y maquinaria. Puede controlar gama de maquinaria compleja: rectificadoras, tornos, fresadoras y enrutadores CNC.

¿Qué lenguaje usan las máquinas CNC?

G-code es el lenguaje de programación que instruye a la máquina CNC qué hacer, facilitando piezas precisas y repetibles. M-code controla funciones misceláneas como inicio/parada de rotación de husillo.

¿Qué significa CNC en mecanizado?

CNC significa Control Numérico Computarizado. Es un proceso de fabricación computarizado donde software y código preprogramados controlan movimiento de equipos de producción.

¿Qué es CNC y cómo funciona?

Una fresadora CNC usa fresa cilíndrica giratoria para moverse en múltiples ejes, creando ranuras, agujeros y detalles en material para convertirlo en pieza de vehículo o mecánica. La mayoría operan en 3-5 ejes, creando mucha más precisión y detalle.

¿Es buena carrera el mecanizado CNC?

El mecanizado CNC es la mejor carrera que nunca ha oído. Paga bien, excelentes perspectivas a largo plazo, trabajo interesante. No necesita título universitario. Según collegecalc.org, matrícula media en universidades públicas de Illinois es casi $9,500/año.

¿Por qué se usan máquinas CNC?

Una razón para usar mecanizado CNC en producción es eficiencia. Como computadoras controlan máquinas, todas las operaciones principales de producción pueden automatizarse para aumentar velocidad y calidad.

¿Qué materiales pueden mecanizarse en CNC?

5 materiales comunes de mecanizado CNC:

• Aluminio. Aleaciones fáciles de mecanizar en grandes volúmenes, buena relación resistencia-peso, alta conductividad térmica y eléctrica.
• Acero inoxidable. Aleaciones fuertes y resistentes a distorsión, desgaste y corrosión.
• Acero al carbono.
• Titanio.
• Nylon.

¿Puede una máquina CNC cortar metal?

Las máquinas CNC pueden cortar metal y se usan ampliamente por su alta precisión y exactitud. Según el material y su resistencia y dureza, el mecanizado CNC dará diferentes resultados y acabados.