Comprender el proceso de mecanizado y la máquina herramienta

El mecanizado es una técnica de eliminación de material controlada que corta un material (normalmente metal) a una forma y tamaño final especificado. La fabricación sustractiva se refiere a los procedimientos que tienen este patrón común, a diferencia de la fabricación aditiva, que implica la adición controlada de material. El significado preciso del elemento "controlado" de la frase varía, aunque con frecuencia implica el uso de máquinas herramienta.

El mecanizado se utiliza para fabricar numerosos artículos de metal, pero también se puede utilizar para fabricar otros materiales como madera, plástico, cerámica y compuestos. Un maquinista es una persona que se especializa en el mecanizado. Un taller de máquinas es una habitación, edificio o empresa donde se realiza el mecanizado. El control numérico por computadora (CNC), que usa computadoras para controlar el movimiento y la operación de molinos, tornos y otros equipos de corte, se utiliza para una gran cantidad de mecanizado moderno. Esto mejora la eficiencia al permitir que la máquina CNC funcione sin supervisión, lo que reduce los gastos de mano de obra para los talleres mecánicos.

En este artículo, conocerá la definición, las aplicaciones, el propósito y las funciones, el diagrama, los tipos, las operaciones, el trabajo, las ventajas y desventajas del proceso de mecanizado. También se le presentará el término máquina herramienta.

¿Qué es un proceso de mecanizado?

El mecanizado es el proceso de dar forma y dimensionar materiales a una forma y tamaño específicos. Por lo general, el mecanizado se relaciona con la metalurgia, aunque también puede referirse a la fabricación de madera, plástico, cerámica, piedra y otros materiales. Si tiene materias primas que desea moldear en una forma determinada para un propósito específico, empleará procedimientos de mecanizado para hacerlo. Tuercas y pernos, piezas de vehículos, bridas, brocas, placas y una gama de otros equipos y cosas que se utilizan en una variedad de industrias son ejemplos de productos mecanizados.

El mecanizado también puede verse como una técnica de acabado crucial en la que las tareas se crean con las dimensiones apropiadas y el pulido de la superficie eliminando gradualmente el material excedente de la pieza en bruto preparada en forma de virutas utilizando herramientas de corte que se empujan a través de la superficie de trabajo. (s). Una máquina herramienta es un equipo accionado por energía que elimina el material adicional en forma de virutas para dimensionar, dar forma y procesar un producto con la precisión deseada. Tornos, taladradoras, perfiladoras, cepilladoras, etc. Estos son ejemplos de máquinas herramienta. Finalmente, para eliminar el material de la superficie de la pieza de trabajo, se emplea una herramienta de corte. Para llevar a cabo la operación, debe ser más duro que la pieza de trabajo. Las herramientas de corte se dividen en dos categorías; monopunto y multipunto.

Propósito

La mayoría de los componentes técnicos, como engranajes, cojinetes, embragues, herramientas, tornillos y tuercas, requieren dimensiones y formas correctas, así como un buen pulido superficial para funcionar correctamente. Las técnicas de ejecución como la fundición y la forja, por ejemplo, no pueden lograr la precisión y el pulido requeridos. Tales piezas preparadas, conocidas como piezas en bruto, requieren semiacabado y acabado, lo que se logra mediante mecanizado y esmerilado. El rectificado es esencialmente lo mismo que el mecanizado. El mecanizado con un alto grado de precisión y pulido permite que un producto • cumpla con sus requisitos funcionales • aumente su rendimiento • prolongue su vida útil.

Los diagramas de las máquinas herramienta se encuentran a continuación.

Tipos de procesos de mecanizado

Los procesos de mecanizado se clasifican en dos; procesos de mecanizado convencionales y no convencionales.

Mecanizado convencional:

Un proceso de mecanizado convencional es aquel en el que el mecanizado se realiza de forma tradicional, es decir, sin utilizar ningún método sofisticado. Como resultado, este método de mecanizado también se conoce como mecanizado tradicional. En esta técnica de mecanizado se emplean herramientas de corte de punta afilada, como la herramienta cónica en la máquina de torno para cónico. Los siguientes son los tipos de procesos de mecanizado convencionales y sus operaciones:

Torneadora

La máquina de torneado de metal horizontal, a menudo conocida como torno de motor, es la más importante de todas las máquinas herramienta. Muchos de sus principios mecánicos básicos se incluyen en el diseño de otras máquinas herramienta, lo que la convierte en la madre de todas las demás máquinas herramienta. El torno de motor es una máquina herramienta simple que se puede utilizar para una variedad de operaciones que incluyen torneado, refrentado y taladrado. Gira y perfora con una herramienta de corte de un solo punto. Los procedimientos de torneado incluyen el torneado de formas cilíndricas rectas o cónicas, ranuras, hombros y roscas de tornillos, así como el revestimiento de superficies planas en los extremos de piezas cilíndricas, e implican el corte de metal adicional del diámetro exterior de una pieza de trabajo en forma de virutas. Las operaciones de mecanizado de orificios más comunes, como taladrado, mandrinado, escariado, avellanado, avellanado y roscado con una herramienta de un solo punto o macho, se incluyen en las operaciones cilíndricas internas.

Máquinas rectificadoras

Las máquinas rectificadoras utilizan una rueda abrasiva giratoria, también conocida como rueda abrasiva o cinta abrasiva, para eliminar las virutas microscópicas de las piezas metálicas. La más precisa de todas las técnicas básicas de mecanizado es el rectificado. Los artículos duros o blandos se muelen con tolerancias de más o menos 0,0001 pulgadas usando máquinas de moler modernas (0,0025 milímetros).

Moldeadores y cepillos

Las herramientas de un solo punto se utilizan para mecanizar superficies planas, ranuras, hombros, ranuras en T y superficies angulares durante las operaciones de conformado y planificación. Los moldeadores más grandes pueden procesar componentes de hasta 36 pulgadas de largo y tienen una carrera de corte de 36 pulgadas. La herramienta de corte del perfilador oscila, cortando en la carrera de avance y alimentando automáticamente la pieza de trabajo hacia la herramienta en la carrera de retorno.

Fresadoras

En estos tipos de procesos de mecanizado, la pieza de trabajo se alimenta contra una herramienta de corte giratoria llamada fresa en una máquina fresadora, que corta metal. Para una amplia gama de operaciones de fresado, se ofrecen cortadores de varias formas y tamaños. Las superficies planas, las ranuras, los hombros, las superficies inclinadas, las colas de milano y las ranuras en T se cortan con fresadoras. Para cortar formas cóncavas y ranuras convexas, redondear esquinas y cortar dientes de engranajes, se utilizan varios cortadores de dientes de forma.

Perforadoras

Las máquinas perforadoras, también conocidas como taladradoras, usan un taladro helicoidal para hacer agujeros en el metal. También emplean una gama de otras herramientas de corte para realizar operaciones básicas de mecanizado de orificios, como escariado, mandrinado, avellanado, avellanado y roscado de roscas internas con un accesorio de roscado.

Prensas

Cortar, troquelar, moldear, estirar, doblar, forjar, acuñar, trastornar, rebordear, apretar y martillar son algunas de las operaciones que se utilizan para fabricar piezas metálicas. Todas estas operaciones requieren prensas que tengan un pistón móvil que pueda presionarse contra un yunque o una base. Se pueden usar sistemas de gravedad, conexiones mecánicas, hidráulicas o neumáticas para accionar el ariete móvil.

Mecanizados no convencionales:

Los procesos de mecanizado tradicionales se basan en la idea de que la herramienta es más resistente que la pieza de trabajo. Sin embargo, algunos materiales son demasiado duros o quebradizos para mecanizarlos mediante procesos tradicionales. El uso de aleaciones extremadamente duras a base de níquel y titanio en los motores de aviación, por ejemplo, ha despertado el interés en las técnicas de mecanizado no tradicionales, en particular los "métodos eléctricos". A continuación se muestran los distintos tipos de técnicas de mecanizado no convencionales:

Mecanizado por haz de electrones (EBM)

EBM puede cortar orificios tan pequeños como 0,001 pulgadas (0,025 mm) de diámetro o ranuras tan estrechas como 0,001 pulgadas en materiales con un espesor de hasta 0,250 pulgadas (6,25 milímetros). En el sector de los semiconductores, EBM también se emplea como alternativa a los métodos de producción de óptica ligera.

Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)

El electrodo y la pieza de trabajo se sumergen en un líquido dieléctrico y un mecanismo de alimentación mantiene un espacio de chispa entre el electrodo y la pieza de trabajo de 0,0005 a 0,020 pulgadas (0,013 a 0,5 milímetros). Las partículas se eliminan a medida que las descargas de chispas derriten o evaporan pequeñas partículas de la pieza de trabajo y el electrodo avanza. El procedimiento se utiliza para mecanizar matrices, moldes, agujeros, ranuras y cavidades de prácticamente cualquier forma. Es preciso pero lento.

Mecanizado electroquímico (ECM)

ECM replica la galvanoplastia a la inversa. En este proceso, el metal se disuelve a partir de una pieza de trabajo con corriente continua a un ritmo controlado en una celda electrolítica. La pieza de trabajo del ánodo se mecaniza en una forma complementaria a medida que un electrodo se desplaza más cerca del otro para mantener una separación uniforme. La falta de desgaste de la herramienta y la capacidad de procesar una pieza de trabajo más dura con una herramienta de cátodo más suave son dos ventajas de ECM. El ECM se utiliza en las industrias de motores aeronáuticos y automóviles para desbarbar, taladrar agujeros pequeños y mecanizar álabes de turbina excepcionalmente duros, entre otras cosas.

Mecanizado por haz de iones (IBM)

IBM se utiliza en la industria de los semiconductores y en la producción de lentes asféricas porque permite el mecanizado preciso de casi cualquier material. Texturizar superficies para mejorar la adhesión, producir superficies atómicamente limpias en dispositivos como espejos láser y alterar el grosor de capas delgadas son ejemplos de cómo se emplea la tecnología.

Mecanizado láser (LM)

LM es una técnica para cortar metales o materiales refractarios que consiste en fundir y vaporizar el material con un haz láser intenso. La perforación con láser se usa para cortar orificios microscópicos (de 0,005 a 0,05 pulgadas [0,13 a 1,3 milímetros]) en materiales que son demasiado duros para procesarlos con métodos estándar, aunque consume mucha energía porque la sustancia debe derretirse y vaporizarse para ser procesada. eliminado.

Mecanizado por arco de plasma (PAM)

La mayoría de los metales, incluidos aquellos que no se pueden cortar con éxito con un soplete de oxiacetileno, se pueden cortar con este método. La técnica PAM se ha utilizado para cortar aleaciones de aluminio de hasta 15 centímetros (seis pulgadas) de espesor y acero inoxidable de hasta 10 centímetros (cuatro pulgadas) de espesor utilizando sopletes de alta resistencia. El corte de perfiles de placa plana, el corte de ranuras de acero inoxidable y el torneado masivo de acero endurecido en tornos son todas aplicaciones para este procedimiento.

Otros métodos de proceso de mecanizado no convencionales incluyen:

• Mecanizado ultrasónico (USM)
• Mecanizado químico (CHM)
• Mecanizado fotoquímico (PCM)
• Mecanizado por chorro de agua

Mire el video a continuación para aprender cómo funcionan los procesos de mecanizado:

Ventajas y desventajas de los procesos de mecanizado convencionales y no convencionales

Ventajas del mecanizado convencional

Los siguientes son algunos de los beneficios del proceso de mecanizado.

• Es casi imposible obtener un alto nivel de acabado superficial.
• El mecanizado se realiza en una variedad de materiales, incluidos madera, plástico, compuestos y cerámica.
• Se pueden lograr roscas de tornillo, bordes muy rectos, orificios redondos precisos y otros aspectos geométricos.
• La precisión dimensional es excelente.

Desventajas del mecanizado convencional

Las siguientes son las limitaciones del proceso de mecanizado.

• La eficiencia del operador determina la corrección de los componentes producidos.
• La fabricación carece de consistencia. Como resultado, se requiere una inspección completa del componente.
• Los requisitos del operador están reduciendo las tasas de producción.
• El problema laboral será grave debido al enorme volumen de mano de obra contratada.
• La fabricación de formas complicadas como componentes de curvatura parabólica y componentes de curvatura de cubículo es difícil.
• Las frecuentes modificaciones de diseño del componente no se pueden acomodar en el diseño actual.

Ventajas de los procesos de mecanizado no convencionales

Los siguientes son los beneficios de los métodos de mecanizado convencionales:

• Tiene un alto nivel de precisión y acabado superficial.
• Debido a que no se utiliza ninguna herramienta física, no hay desgaste de la herramienta.
• No hacen fichas, y mucho menos fichas minúsculas.
• En funcionamiento, son más silenciosos.
• Es fácil de automatizar.
• Es capaz de mecanizar cualquier forma compleja.

Desventajas de los procesos de mecanizado no convencionales

A continuación se muestran las limitaciones del mecanizado no convencional:

• Los costos iniciales o de instalación son altos.
• Se necesita mano de obra con un alto nivel de habilidad.
• La tasa de remoción de metal es más baja.
• El mecanizado requiere más potencia.
• No es rentable para los fabricantes a gran escala.

Conclusión

Los procesos de mecanizado o máquinas herramienta se clasifican en procesos convencionales y no convencionales. Lo no convencional son solo las nuevas formas de mecanizado, mientras que la convención es el antiguo método de mecanizado que enumeramos para torneado, taladrado, rectificado, modelado, planificación, etc. Eso es todo para este artículo donde se describen la definición, las aplicaciones, el propósito, se discute el diagrama, tipos, operaciones, ventajas y desventajas del proceso de maquinado.

Espero que obtenga mucho de la lectura, si es así, comparta amablemente con otros estudiantes. Gracias por leer, ¡nos vemos!