La precisión se ha convertido en algo primordial para los fabricantes modernos. Desde las pequeñas a las grandes industrias, nadie renuncia a la precisión. ¿Ha pensado alguna vez en los complejos diseños geométricos de distintos materiales? Por ejemplo, hay diseños intrincados de carrocerías de vehículos, aviones y muchos más. Al observar la perfección en esas entidades, la primera pregunta que nos viene a la mente es: ¿Qué es el mecanizado de precisión?
De hecho, es el corazón de las industrias manufactureras modernas. Por eso, conocer este proceso es crucial para lograr los resultados deseados. Además, comprender el mecanizado de precisión pone de relieve su importancia en todos los campos. ¿Es usted nuevo en este concepto? No se preocupe. En este artículo voy a explicarlo todo en detalle. Empecemos.
¿Qué es el mecanizado de precisión?
El mecanizado de precisión es el procedimiento de dar forma y cortar distintos materiales. Este proceso utiliza herramientas y maquinaria avanzadas y automatizadas. Algunas de estas herramientas cortan la pieza, otras le dan forma y otras le proporcionan un acabado fino. Por tanto, no es un proceso de un solo paso, sino que implica múltiples pasos para lograr los resultados deseados.
En sus inicios, el mecanizado de precisión era un proceso sencillo. Utilizaba maquinaria y herramientas sencillas y manuales, por lo que los productos que se formaban tenían una precisión comprometida. Pero con la tecnología actual, este proceso ha avanzado. Ahora utiliza herramientas de control automatizadas e informatizadas. Estas herramientas cortan, moldean y acaban con precisión distintos materiales.
Estos materiales incluyen plástico, cerámica y casi todos los tipos de metal. Esto significa que se pueden mecanizar diversos materiales para conseguir diferentes formas con distintos fines. Por eso el mecanizado de precisión se ha convertido en una necesidad en muchas industrias. Por ejemplo, se utiliza en las industrias aeroespacial, metalúrgica, automovilística, naval y electrónica.
Pasos del proceso de mecanizado de precisión
Espero que la sección anterior explique la idea básica sobre el mecanizado de precisión. ¿Verdad? Pero como he dicho antes, no se trata de un proceso único. Por lo tanto, para comprenderlo mejor, es fundamental hablar de sus pasos en detalle. En la sección siguiente, voy a explorar los pasos que intervienen en este proceso.
1- Diseñar un modelo gráfico
Es la primera etapa en la que los ingenieros preparan un modelo gráfico de la pieza mecanizada. En primer lugar, este modelo se diseña como un boceto. Después, se convierte en un modelo 3D mediante CAD.
(diseño asistido por ordenador). Este software permite inspeccionar el modelo en detalle. Este modelo tiene detalles profundos de la pieza para garantizar un mecanizado adecuado.
Contiene información sobre las dimensiones, tolerancias y propiedades del material. Esta información minimiza los errores y mantiene la precisión. Además, puede realizar cambios si es necesario antes del mecanizado. Por tanto, la precisión de este modelo decide la precisión del producto final.
2- Conversión de CAD a CAM
El software CAD sólo prepara el modelo de diseño. Sin embargo, las herramientas no pueden trabajar con este modelo de diseño. Aquí tiene lugar la conversión de CAD a CAM. CAM (fabricación asistida por ordenador) es un software que traduce el modelo de diseño. Convierte ese modelo gráfico en código G y código M, que son legibles por las herramientas.
Este software proporciona instrucciones a las herramientas para cortar la pieza. ¿CÓMO? El software CAM crea la trayectoria de la herramienta. Las herramientas de fresado siguen esta trayectoria, lo que garantiza la precisión y minimiza el desperdicio de material. Además, este software también establece la profundidad de corte, la velocidad de la herramienta y los avances.
3- Puesta a punto de la máquina CNC
El tercer paso es configurar las máquinas CNC. Estas máquinas funcionan con las instrucciones del software CAM, por lo que su configuración manual es crucial para una mayor eficiencia. En la configuración de una máquina CNC, hay que tener en cuenta algunas cosas. Por ejemplo, garantizar la alineación correcta de las máquinas CNC, si se pueden mover en todos los ejes X, Y y Z.
Además, debe asegurarse de que la pieza de trabajo esté bien sujeta. ¿Por qué? Un ligero movimiento puede afectar a todo el procedimiento de fresado, afectando a la precisión. Por lo tanto, también debe comprobar la carga adecuada de las instrucciones CAM en el sistema de control de la máquina. También es crucial realizar una marcha en seco antes de acoplar la pieza de trabajo.
Garantiza que todas las herramientas siguen las instrucciones de la trayectoria de la herramienta. Por último, la selección y la configuración de las herramientas adecuadas son cruciales. Por ejemplo, si se va a taladrar la pieza, hay que instalar herramientas de taladrado. Además, hay que prever refrigerantes y lubricantes antes de poner en marcha todas las herramientas para evitar la producción de calor. Por último, vuelva a comprobar toda la configuración y realice cambios de ajuste si es necesario.
4- Realización del mecanizado
Una vez ajustadas todas las herramientas y máquinas, comienza el proceso de mecanizado primario. El mecanizado imprime el diseño exacto del modelo en la pieza en bruto. Este proceso se inicia ejecutando herramientas CNC. Estas herramientas descodifican las instrucciones dadas por el software CAM. Siguen esas instrucciones y la trayectoria de la herramienta y empiezan a mecanizar la pieza.
Sin embargo, el mecanizado puede implicar taladrado, rectificado, corte o fresado. El software CAD ya decide la velocidad de las herramientas y la profundidad de los cortes. Sin embargo, durante el mecanizado, es crucial supervisar todo el proceso. Las herramientas CNC avanzadas disponen de sensores que avisan si las herramientas se desvían de las instrucciones.
5- Tratamiento posterior y acabado
El proceso de mecanizado se limita a cortar o taladrar la pieza. Por tanto, sigue habiendo bordes afilados en la pieza. Esos bordes pueden ser perjudiciales y disminuir la estética del producto. Para eliminarlos, se llevan a cabo el postprocesado y el acabado. Este proceso se puede realizar utilizando varias herramientas y técnicas.
Por ejemplo, el rellenado a mano, el volteo y los abrasivos proporcionan superficies delicadas. Otro proceso de acabado es el pulido y el esmerilado. El pulido proporciona una superficie lisa y un aspecto de espejo. Sin embargo, el esmerilado elimina los bordes afilados. Tecnologías como los tratamientos electroquímicos y térmicos también confieren al producto un aspecto delicado.
Tipos de máquinas de mecanizado de precisión
El mecanizado de precisión es un proceso versátil que utiliza varios tipos de máquinas. Algunas de esas máquinas tienen diseños sencillos, mientras que otras utilizan tecnología avanzada. Conocer todas estas máquinas es crucial antes de empezar con el mecanizado de precisión. En esta sección compartiré una descripción detallada de todas estas máquinas.
1- Fresadoras CNC
Las fresadoras CNC son el tipo más avanzado de máquinas de mecanizado de precisión. El fresado se refiere al corte y la conformación de materiales sólidos. Por lo tanto, estas máquinas cortan y dan forma a los materiales con mayor precisión. ¿Cómo? Estas máquinas utilizan varias herramientas de corte que funcionan con instrucciones informáticas.
Las instrucciones se proporcionan en forma de software CAD y CAM. Las fresadoras CNC descodifican estas instrucciones y funcionan de acuerdo con ellas. Estas herramientas avanzadas tienen capacidades multieje. Por ejemplo, su modelo de 3 ejes puede cortar el material en 3 ejes (x,y,z). Sin embargo, el modelo de 5 ejes puede dar forma al material en 5 ejes posibles.
Por eso, las fresadoras CNC son las más populares para crear geometrías complejas. Además, las fresadoras CNC pueden realizar varias operaciones de fresado. Por ejemplo, desarrollan contornos, agujeros, ranuras y roscas. Lo que más me gusta de estas máquinas es su fácil manejo de varios tipos de materiales. Por ejemplo, pueden mecanizar eficazmente plástico, madera y metales.
2- Tornos CNC
Estas máquinas también funcionan con instrucciones de ordenador. Sin embargo, las formas creadas por estas máquinas son principalmente cilíndricas. Utilizan varias herramientas para cortar la pieza giratoria. Voy a explicar en detalle su principio de funcionamiento. En primer lugar, la pieza se sujeta con un husillo giratorio.
Todas las herramientas de corte se posicionan con precisión y se mueven con la pieza. Al iniciarse el torneado, las herramientas de corte siguen la trayectoria predefinida y eliminan material de la pieza. Como resultado, se obtiene una forma cilíndrica. Sin embargo, la velocidad y la forma del diseño se deciden previamente, por lo que el producto tiene un mayor nivel de precisión.
Se pueden obtener formas cilíndricas y otras, como cónicas y helicoidales. Depende de los tipos de operaciones de torneado. Estas operaciones incluyen el torneado cónico, el roscado, el refrentado y el mandrinado. Las máquinas de torneado se utilizan en las industrias del automóvil, médica, petrolera y del gas.
3- Tornos CNC
El principio de funcionamiento del Torno CNC es el mismo que el de las máquinas antes mencionadas. Estas máquinas están automatizadas y funcionan con instrucciones informáticas. Su modelo anterior sólo puede realizar operaciones de torneado y mover las herramientas a lo largo de tres ejes. Sin embargo, con la tecnología avanzada, su diseño y funciones han cambiado.
Ahora, estas máquinas pueden realizar diversas operaciones, como fresado, taladrado y roscado. Pueden moverse en varios ejes y crear diseños geométricos complejos. En estas máquinas, la pieza de trabajo está conectada al husillo y gira. Las herramientas de corte CNC funcionan con instrucciones del ordenador y eliminan material de la misma. La velocidad y la trayectoria de las herramientas están predefinidas y no admiten errores.
4- Taladradoras CNC
Las taladradoras CNC están indicadas para crear orificios en la pieza de trabajo. Estas máquinas también trabajan con software CAM y CAD, creando orificios precisos. Por ello, son populares en las industrias automovilística y aeroespacial. Sin embargo, surge la pregunta: ¿cómo hacen los agujeros? Básicamente, antes de taladrar, hay que elegir una broca específica.
Estas brocas varían de tamaño y se adaptan a distintos tipos de materiales. Una vez elegida la broca, se conecta a un husillo que se mueve. La pieza permanece inmóvil durante todo el proceso. Las herramientas de perforación extraen el material de la pieza. Como consecuencia, se forma un agujero de tamaño específico. Sin embargo, el tamaño y la profundidad del agujero ya están decididos.
A medida que la tecnología ha avanzado, el diseño de estas taladradoras también ha cambiado. Su nuevo modelo no se limita a crear agujeros, sino que es capaz de taladrar y roscar. Además, las taladradoras CNC de última generación también disponen de un sistema de cambio de herramientas. Este sistema cambia automáticamente las brocas de distintos tamaños para diferentes orificios.
5- Máquinas CNC multieje
Las máquinas multieje son la versión avanzada de las máquinas CNC tradicionales. El diseño antiguo sólo podía mover las herramientas de fresado en tres ejes o direcciones. Sin embargo, las máquinas CNC multieje pueden mover las herramientas de corte en 4, 5 y 6 ejes. Por lo tanto, estas máquinas pueden crear diseños intrincados, complejos y precisos en diferentes materiales.
En las máquinas de 4 ejes, tres ejes son x,y y z; el eje adicional es el eje A. Este eje permite a las herramientas de corte crear piezas cilíndricas. En las máquinas CNC de 5 ejes, dos ejes adicionales son A y C. Estos ejes permitirán a la herramienta cortar la pieza desde cinco ángulos. Por último, las máquinas CNC de 6 ejes tienen seis ejes diferentes. Este es el modelo avanzado y está presente en los sistemas robotizados.
6- Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
Estas máquinas realizan operaciones de fresado mediante chispas eléctricas. Permítanme explicar su funcionamiento. La herramienta de corte que actúa como cátodo y la pieza de trabajo se colocan en fluido dieléctrico, con un pequeño espacio entre ellas. Cuando se aplica la tensión, se produce una chispa eléctrica con una temperatura de hasta 10.000°C.
Una temperatura tan elevada funde la parte de la pieza que se está mecanizando. El procedimiento continúa hasta obtener la forma deseada. Es posible que se pregunte cuál es la función del fluido dieléctrico. Este fluido arrastra los residuos, enfría la pieza y actúa como aislante cuando no existe encendido por chispa.
Existen varios tipos de máquinas de electroerosión específicas para distintas operaciones de fresado. Por ejemplo, las máquinas de electroerosión por penetración crean cavidades en la pieza, como matrices. Las máquinas de electroerosión de perforación crean orificios de distintos tamaños en la pieza. Las máquinas de electroerosión se utilizan habitualmente en las industrias médica, aeroespacial y metalúrgica.
7- Máquinas suizas
Las máquinas suizas son máquinas avanzadas y precisas para crear diseños delicados. Se originaron en Suiza para fabricar intrincados diseños de relojes. Más tarde se popularizaron para fabricar equipos médicos y artículos de lujo. Su método de trabajo explica su nivel de precisión. Expliquemos cómo funcionan estas máquinas.
Estas máquinas disponen de un soporte de casquillo guía. Este soporte sujeta la pieza durante el corte y evita vibraciones adicionales. Las herramientas de corte se colocan axialmente y se mueven con la pieza. En el mecanizado suizo, tanto la herramienta como la pieza se mueven juntas. Estas máquinas tienen modelos multieje, por lo que las herramientas de corte pueden moverse en muchos ejes.
Así pues, con estas máquinas es posible realizar diseños de geometría compleja. Una cosa que me gusta de estas máquinas es su sistema de alimentación de barras. Este sistema suministra continuamente materias primas durante el mecanizado. Esto significa que se puede producir un gran volumen de productos a la vez. Estas máquinas pueden crear rápidamente diseños precisos, delicados e intrincados.
8- Máquinas de corte por láser CNC
Como su nombre indica, estas máquinas utilizan tecnología láser avanzada para el mecanizado de precisión. Estas máquinas utilizan un sistema de control CNC y realizan diversas operaciones de mecanizado. Pero, ¿cómo genera y corta el láser el material? En realidad, depende de la máquina de corte por láser que utilice para realizar el mecanizado. Permítame que se lo explique.
Existen tres máquinas de corte por láser, cada una produce láser de forma diferente. La primera es la máquina de corte por láser de CO₂. Esta máquina crea un rayo láser utilizando una mezcla de gas CO₂, helio, nitrógeno e hidrógeno.
El segundo tipo son las máquinas de corte por láser de fibra. Estas máquinas generan rayos láser haciendo pasar una potente luz a través de un cable de fibra óptica.
Por último, las máquinas de corte por láser de cristal producen haces láser utilizando medios de cristal sintético. Estos medios incluyen granate de aluminio de itrio dopado con neodimio (Nd: YAG). Esta es la razón por la que este tipo también se llama máquinas de corte por láser YAG. Todos los rayos láser se dispersan por todas partes, por lo que la lente los dirige.
Cuando este rayo láser dirigido incide en la pieza, ésta se funde. El material fundido se vaporiza por sí mismo, creando una forma específica. Sin embargo, la forma y el diseño están predefinidos por el software CAM y CAD. Por lo tanto, tienen una precisión excelente. Las máquinas de corte por láser se utilizan en las industrias aeroespacial, electrónica y de señalización.
Ventajas del mecanizado de precisión CNC
Usted tiene una idea del avance y la aplicación del mecanizado de precisión. Pero, ¿qué hace que el mecanizado CNC sea la columna vertebral de la fabricación de alta tecnología? Sus ventajas responden a esta pregunta. Por lo tanto, vamos a discutir los beneficios más comunes de mecanizado de precisión CNC a continuación.
1- Alta precisión
Como el mundo avanza, todo el mundo está detrás de la perfección. Un pequeño defecto es inaceptable en la era moderna actual. Por eso, este proceso de mecanizado CNC proporciona un excelente nivel de precisión. Este proceso utiliza máquinas que funcionan con instrucciones informáticas. El software CAD y CAM dirige estas herramientas para cortar el material. Así, el producto final está totalmente libre de errores.
Además, estas máquinas mantienen la coherencia. Para crear diseños replicados, basta con dar las instrucciones una vez. Los diseños idénticos exactos y precisos se crean en un abrir y cerrar de ojos. Por tanto, estas máquinas también ahorran tiempo. Por último, las máquinas CNC tienen sensores de alerta. Estos sensores le avisan en caso de desviación. De este modo, se mejora aún más la precisión.
2- Tolerancia ajustada
Antes de hablar de esta ventaja, expliquemos la tolerancia. Tolerancia es un término utilizado en la industria manufacturera para referirse a una desviación aceptable. En palabras sencillas, la tolerancia denota cuánto se desvía un producto del nivel de perfección. Se mide en micras o pulgadas. La máquina CNC crea productos con tolerancias muy ajustadas.
Esto significa que estos productos presentan una desviación mínima respecto a las medidas especificadas. Una tolerancia ajustada indica que los productos encajan con precisión y tienen la alineación correcta. El proceso de mecanizado CNC proporciona ±0,001 pulgadas, lo que es insignificante. Esta es la razón por la que el mecanizado CNC se utiliza en industrias que exigen tolerancias estrechas.
3- Rentabilidad a largo plazo
El proceso de mecanizado de precisión CNC es realmente costoso al principio. El uso de tecnología avanzada justifica su elevado coste. Sin embargo, a largo plazo, resulta rentable. ¿CÓMO? Como sabe, estas máquinas funcionan automáticamente. Por lo tanto, no hay necesidad de personal adicional, lo que reduce los costes de mano de obra.
Estas máquinas permiten la repetibilidad para que pueda crear varias copias rápidamente. Como resultado,
el volumen de producción aumenta y los costes de producción disminuyen. Además, estas máquinas no trabajan manualmente, lo que disminuye el desperdicio de material. Por último, estas máquinas pueden realizar varias tareas de fresado simultáneamente. Por tanto, se reduce el coste de las herramientas adicionales.
Aplicaciones del mecanizado de precisión CNC
El mecanizado de precisión CNC domina el mundo con su tecnología punta. Desde las más pequeñas a las más grandes, todas las industrias dependen de las máquinas de precisión CNC. La razón es, sin duda, su excelente nivel de precisión. La sección siguiente explorará cómo estas máquinas nos sirven en diferentes campos.
1- Industria aeroespacial
La industria aeroespacial nunca escatima en precisión. Un pequeño error puede tener graves consecuencias. Por eso, el proceso de mecanizado de precisión CNC les proporciona una tolerancia ajustada y una gran exactitud. Estas máquinas fabrican los componentes sensibles de aviones y naves espaciales. Estas piezas incluyen motores de aviones, trenes de aterrizaje, álabes de turbina, etc.
2- Industria del automóvil
La principal preocupación de la industria automovilística es la innovación. Su objetivo es lanzar modelos de vehículos intrincados y modernos. Esos diseños son posibles con máquinas de precisión CNC. Como sabe, estas máquinas utilizan herramientas personalizables para obtener diversos diseños complejos. El mecanizado CNC crea los motores, los bastidores de carrocería y las culatas de los vehículos.
3- Defensa y Militar
Las máquinas de precisión CNC desempeñan un papel vital en la industria militar y de defensa. Por ejemplo, estas máquinas fabrican armas de fuego, misiles, tanques y drones. Además, en la electrónica de defensa se requiere un mayor nivel de precisión. Así, el proceso de las máquinas CNC ayuda en los sistemas de radar y guiado.
4- Fabricación de herramientas y matrices
Diversas industrias de fabricación de herramientas y matrices utilizan máquinas CNC para lograr resultados precisos. Por ejemplo, los moldes personalizados utilizados en el moldeo por inyección requieren una gran precisión para obtener mejores resultados. Estas máquinas crean diseños de moldes complejos. Además, las matrices utilizadas en operaciones de fresado se fabrican con máquinas de precisión CNC.
5- Joyería y relojería
Como sabe, las joyas y los relojes están hechos con los diseños más complejos e intrincados. Las máquinas simples no pueden crear diseños tan delicados y precisos. Un ligero desajuste en el diseño puede disminuir la estética de todo el diseño. Para ello se utilizan máquinas CNC. Por ejemplo, las máquinas CNC suizas son las más utilizadas para fabricar relojes y diseños de joyería.
Preguntas frecuentes
¿Qué son los componentes de máquinas de precisión?
Los componentes de máquinas de precisión son herramientas que dan forma y crean diferentes materiales. Están fabricados con materiales robustos para manipular diversos tipos de materiales de piezas de trabajo. Además, se fabrican con tolerancias estrechas para garantizar resultados precisos y exactos.
¿Por qué es mejor el mecanizado de precisión CNC?
En el mecanizado de precisión CNC, las herramientas de corte funcionan con instrucciones informáticas. Estas instrucciones se proporcionan mediante el uso de software CAD y CAM. Por tanto, los productos fabricados mediante mecanizado CNC son muy precisos.
¿Cuál es el papel de un maquinista en el mecanizado de precisión?
En el mecanizado de precisión, los maquinistas desempeñan las siguientes funciones
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Comprobar el desgaste de la herramienta
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Asegurarse de que las herramientas funcionan correctamente
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Realice los ajustes necesarios
Conclusión
El mecanizado de precisión es el proceso de creación de diseños intrincados en distintos materiales. En este completo artículo he tratado este procedimiento en profundidad. En este procedimiento se utilizan diversas herramientas. Estas herramientas incluyen máquinas CNC, tornos, suizas, máquinas multieje, etc.
Las máquinas CNC utilizan tecnología avanzada. Trabajan con instrucciones informáticas y crean formas y diseños precisos. El proceso de mecanizado de precisión es el corazón de todas las industrias. Es popular en las industrias aeroespacial, metalúrgica, automovilística y electrónica.