Un Centro de Mecanizado Vertical es una compleja máquina productiva que opera sobre superficies planas para crear agujeros. La tecnología CNC moderna depende de los Centros de Mecanizado Vertical (CMV) para funcionar como su equipo industrial crítico. Un husillo vertical permite a los CMV acercarse a las piezas de trabajo a través de una posición elevada.
Estas máquinas son conocidas por su estabilidad y precisión. Los CMV destacan en el moldeado de metales, el corte, el taladrado y el fresado de piezas industriales. Combinan tecnología avanzada con un diseño multifuncional para ofrecer una precisión y eficiencia excepcionales.
En este artículo exploraremos estos caballos de batalla industriales. Descubriremos sus componentes y aplicaciones y aprenderemos a elegir uno para su proyecto.
¿Qué es una máquina VMC?
Los centros de mecanizado vertical, también denominados fresadoras verticales, utilizan un sistema controlado por ordenador para dar forma a metales y otros materiales.
El término "vertical" se refiere al eje del husillo, que se desplaza hacia arriba y hacia abajo. La estructura de diseño posiciona la herramienta de corte por encima de la pieza de trabajo que descansa sobre una mesa móvil que opera en los ejes X e Y con el husillo moviéndose a lo largo del eje Z.
Los CMV se distinguen de otros equipos de mecanizado por su configuración de husillo vertical. Esta disposición permite que la gravedad contribuya a la evacuación de las virutas y al flujo del refrigerante. Esto hace que el proceso de mecanizado sea más eficaz. La orientación vertical también ofrece a los operarios una mejor visibilidad y un acceso más fácil a la pieza durante la preparación y el funcionamiento.
Las máquinas funcionan para realizar procesos automatizados que gestionan tareas de fabricación complejas. Emplean métodos de automatización por control informático y cambiadores automáticos de herramientas junto con control de contornos para garantizar la repetibilidad. El proceso de producción alcanza una mayor eficiencia, lo que se traduce en una mayor consistencia del producto, combinada con plazos de entrega más cortos.
Existe una amplia gama de centros de mecanizado. Se diferencian en función de sus ejes, capacidades funcionales y otras características del equipo.
¿Cuántos ejes hay en las máquinas VMC?
Las máquinas VMC suelen tener tres ejes en los ejes x, y, y z, con la fresa operando en el eje z.
Algunas máquinas VMC pueden actualizarse para incluir ejes adicionales. Un VMC de 4 ejes añade un eje giratorio (normalmente el eje A) que permite la rotación a lo largo del eje X. Esto permite a la máquina trabajar en los cuatro lados de la pieza sin tener que reposicionarla. Esto permite a la máquina trabajar en los cuatro lados de una pieza sin tener que reposicionarla.
Para piezas más complejas, existen máquinas VMC de 5 ejes. Estas máquinas añaden dos ejes giratorios a los tres ejes lineales. Un centro de mecanizado vertical equipado con una mesa giratoria de tipo muñón permite el movimiento a través de los ejes A y B. El diseño de la máquina permite alcanzar todas las partes de la pieza de trabajo mediante una única configuración.
El número de ejes afecta directamente a la cantidad de piezas que puede fabricar un CMV. Más ejes significa piezas más complejas, pero también costes de máquina más elevados. Muchos talleres utilizan CMV de 3 ejes para la mayoría de los trabajos, ya que realizan bien los trabajos comunes. Sólo las industrias especializadas que necesitan piezas complejas suelen invertir en máquinas de 5 ejes.
Componentes de un centro de mecanizado vertical
Eje giratorio
El husillo de fresado se sitúa verticalmente a la mesa de trabajo. Gira y sujeta las herramientas o piezas de trabajo. Este eje actúa como soporte de posición y accionamiento giratorio de las piezas de trabajo. El husillo se aproxima a la pieza desde arriba para realizar las operaciones de corte.
Mesa de trabajo
La mesa de trabajo es plana y sujeta las piezas directamente o con dispositivos como pinzas. Se desplaza a lo largo de los ejes X (izquierda y derecha) e Y (delante y detrás). Combinados con el eje Z, estos movimientos permiten un número ilimitado de funciones en todos los planos de movimiento.
Cambiador de herramientas
El cambiador de herramientas aumenta la productividad del VMC. Permite a la máquina seleccionar herramientas automáticamente para distintos trabajos, desde el desbaste hasta el mandrinado fino. Los cambiadores de herramientas son de disco (para menos de 30 herramientas) y de cadena (para más de 30 herramientas). Esta automatización reduce el tiempo de cambio de herramientas y mantiene una alta precisión de posicionamiento.
Mesas giratorias
La adición de mesas giratorias convierte una fresadora básica de 3 ejes en una máquina de 4 ó 5 ejes. Esta mejora permite mecanizar piezas complejas con superficies variables, como los álabes de turbina. Algunos diseños utilizan mesas giratorias en ángulo de 44,5 grados para mejorar la rigidez durante el mecanizado a alta velocidad.
Sistema de refrigeración
La mayoría de los CMV utilizan sistemas de recirculación de refrigerante para mantener lubricadas las piezas y los cortadores. Estos sistemas suelen utilizar agua mezclada con aceite soluble u otros fluidos. Un sistema de refrigeración completo incluye depósitos, bombas, filtros, tuberías, boquillas y válvulas de control.
Cerramientos/cubiertas completas
Las cubiertas instaladas en las máquinas minimizan la cantidad de material que salpica durante las operaciones de fresado. Los recintos de mecanizado funcionan para proteger a los trabajadores que manejan las máquinas y la zona circundante del proceso industrial. Los cerramientos controlados sirven para contener tanto el refrigerante como las virutas.
Cargadores de carga rápida
Los sistemas automatizados de carga de piezas y las mesas de lanzadera aumentan la productividad de los CMV al reducir el tiempo de inactividad de la máquina. Estos sistemas permiten que el husillo funcione con más frecuencia al reducir los tiempos de carga y descarga.
Tornillo transportador
Los sinfines y transportadores de virutas recogen los restos de las zonas de fabricación para transportarlos fuera del entorno de trabajo. Como resultado, la eficiencia de la producción aumenta gracias a la eliminación del tiempo necesario para retirar manualmente las virutas. Varios tipos de transportadores con mecánica de cadena o tornillo garantizan un paso suave por los espacios de mecanizado.
Centro de mecanizado vertical frente a horizontal
Orientación del husillo
Los centros de mecanizado vertical tienen husillos dispuestos verticalmente. La pieza se coloca plana sobre una mesa situada debajo del husillo. Este diseño permite que la gravedad ayude a sujetar las piezas pesadas. La posición de los centros de mecanizado horizontales gira paralela al suelo. La pieza se coloca entre los centros o en un mandril a lo largo de este eje horizontal.
Manipulación de piezas
Los centros de mecanizado vertical destacan con piezas grandes y pesadas. Pueden soportar pesos de hasta varias toneladas. El peso de la pieza empuja directamente hacia abajo en la base de la máquina. Esto no crea cargas fuera de eje en el husillo. Los centros de mecanizado horizontal funcionan mejor con piezas más largas y delgadas, como ejes y tubos. Tienen problemas con piezas muy pesadas debido a la distribución desigual del peso.
Espacio necesario
Los centros de mecanizado verticales ocupan menos espacio. Su diseño se desarrolla hacia arriba en lugar de hacia afuera. Un centro de mecanizado vertical puede ocupar la mitad de espacio que una máquina horizontal comparable. Esto es importante en talleres estrechos. Los centros de mecanizado horizontales pueden ser difíciles de manejar en espacios reducidos.
Gestión de chips
Las virutas caen de forma natural debido a la gravedad en los centros de mecanizado horizontales. Esto mejora el acabado superficial y reduce el desgaste de las herramientas. Dado que las virutas no se desprenden por sí solas, los centros de mecanizado verticales necesitan sistemas de evacuación de virutas más complejos.
Factores de coste
Los centros de mecanizado verticales suelen costar menos que los modelos horizontales. Su construcción y mantenimiento requieren menos materiales y son más sencillos de manejar. Los centros de mecanizado horizontales son más complejos y difíciles de supervisar. Sus piezas pueden quedar obstruidas, y se limita la visión del proyecto.
Usos de las máquinas VMC
Las máquinas VMC se utilizan ampliamente en la industria manufacturera. A continuación se indican algunos de los principales usos de estas máquinas:
Industria aeroespacial
Las máquinas VMC fabrican piezas críticas para los aviones. Cortan álabes de turbina, componentes de motor y piezas estructurales con tolerancias muy ajustadas. Estas máquinas manipulan formas complejas necesarias para secciones de fuselajes y trenes de aterrizaje. El sector aeroespacial necesita una precisión extrema, que los CMV ofrecen de forma constante. Un solo error podría provocar fallos catastróficos, por lo que los fabricantes confían en los CMV para el control de calidad.
Fabricación de automóviles
Los fabricantes de automóviles utilizan CMV para fabricar bloques de motor, carcasas de transmisión y sistemas de frenos. Estas máquinas cortan piezas complejas en una sola operación, lo que ahorra tiempo. Las piezas tipo caja con múltiples cavidades, habituales en los automóviles, se benefician del mecanizado con CMV. Los bloques de motor requieren operaciones precisas de mandrinado y refrentado que los VMC realizan con facilidad. Las máquinas realizan 60-95% de operaciones en una sola sujeción.
Producción de productos sanitarios
Los CMV fabrican instrumental sanitario, implantes y prótesis. Los fabricantes del sector médico esperan una alta precisión y calidad del producto acabado porque garantiza la seguridad del paciente. Estas máquinas fresan titanio y otros materiales biocompatibles con precisión. Los dispositivos médicos con superficies curvas requieren capacidades de mecanizado multieje que los CMV proporcionan eficazmente. Las operaciones privadas de fabricación de herramientas médicas utilizan máquinas VMC por sus diversas capacidades.
Industria electrónica
La producción de placas de circuitos y conectores requiere la producción de orificios minúsculos y precisos junto con canales. Los CMV realizan operaciones de taladrado precisas en materiales vulnerables. Las máquinas llevan a cabo la creación de patrones complejos para los requisitos de fabricación de componentes electrónicos. Los VMC ejecutan operaciones delicadas que necesita la producción de PCB. Las piezas electrónicas pueden producirse a altas velocidades utilizando husillos de alta velocidad que generan bordes lisos.
Fabricación de moldes y matrices
Los CMV demuestran una capacidad excepcional para fabricar herramientas de moldes de inyección y componentes de matrices de estampación. Las máquinas producen eficazmente cavidades complejas que ofrecen superficies lisas adecuadas para componentes de plástico. Las operaciones de fabricación de troqueles se ven respaldadas por la capacidad de trabajar con aceros endurecidos. Los componentes de los moldes producidos por las máquinas alcanzan las dimensiones precisas necesarias para la correcta colocación de los componentes. Los CMV permiten a los usuarios crear cavidades de molde con combinaciones especiales de dimensiones, incluidas características ocultas.
Desarrollo de prototipos
Las nuevas piezas en producción de prueba se benefician de la flexibilidad del VMC. El software permite modificar rápidamente los programas entre las distintas versiones del producto. Gracias a la función de zoom, los operarios pueden generar varias piezas de distintos tamaños. El tiempo de preparación de la producción de nuevos productos se acorta. Las operaciones de lotes pequeños son más eficientes en los CMV gracias a sus beneficiosas capacidades para los procesos de creación de prototipos.
¿Cómo elegir el centro de mecanizado adecuado para su proyecto?
Los centros de mecanizado vertical se han convertido en herramientas esenciales, y no cabe duda de que su elección es importante en las instalaciones de fabricación modernas. Sin embargo, la selección del CMV adecuado requiere una cuidadosa consideración de los requisitos específicos de su proyecto.
Un examen de los CMV debe tener en cuenta las diferentes capacidades de la máquina disponibles en el mercado. La máquina realiza con eficacia múltiples operaciones, que incluyen funciones de fresado, taladrado, roscado y mandrinado. Varias máquinas sirven para funciones particulares, como trabajos exactos o requisitos de material exigentes.
Los CMV mejoran el rendimiento de fabricación gracias a su sistema de funcionamiento multieje, que reduce la necesidad de realizar ajustes de configuración y aumenta la eficacia operativa. Los inversores deben llevar a cabo una evaluación detallada de las especificaciones de su proyecto, que abarque las dimensiones de las piezas, así como los tipos de material, el volumen de producción y los requisitos de tolerancia. BORUI CNC se compromete a suministrar a los clientes con centros de mecanizado vertical de alta calidad. Póngase en contacto con nosotros para obtener más información o ayuda.