El mecanizado de precisión CNC ha mejorado significativamente la fabricación al proporcionar la alta precisión necesaria. Se ha estudiado que el mecanizado de precisión reduce los costes de mano de obra de 20% a 30% en comparación con los métodos mecánicos ordinarios.

La región de Asia-Pacífico posee actualmente la mayor cuota de mercado (más de 35,9% en 2022). Del mismo modo, se espera que el mercado mundial de máquinas CNC crezca a una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) de 7,3% de 2021 a 2028.

Esta técnica de mecanizado ha establecido el estándar de velocidad, precisión, flexibilidad de diseño y tolerancias ajustadas. Como reconocen 50% de los operarios de mecanizado, ayuda a crear formas precisas con acabados suaves.

Muchas industrias manufactureras de todo el mundo dependen del mecanizado de alta precisión, lo que exige una colaboración entre diseñadores profesionales e ingenieros expertos. Los diseñadores se encargan de crear diseños y convertirlos en instrucciones de fabricación.

Este artículo tratará sobre la comprensión del mecanizado de precisión, las consideraciones para seleccionar el material adecuado, el proceso de mecanizado CNC y su aplicación.

Comprender el mecanizado CNC de precisión

El mecanizado CNC representa el pináculo de un proceso de fabricación de alta precisión debido a su velocidad, precisión y capacidad para mantener tolerancias CNC estrictas. Este proceso ayuda a crear formas exactas a partir de metal, madera, vidrio y otros materiales. El núcleo de cada fabricante dedicado es un entorno de producción competitivo basado en prácticas de ingeniería precisas. Vamos a entender este proceso y aprender a lograr prisiones en el mecanizado CNC.

El proceso de mecanizado CNC

El mecanizado CNC es una técnica de fabricación moderna que utiliza un código informático para controlar los movimientos de la maquinaria. Se utiliza mucho para crear componentes metálicos y cuando los componentes tienen que ser idénticos. El método de mecanizado CNC implica el uso de comandos programados. Estos comandos controlan los movimientos de las herramientas de corte, garantizando la producción precisa y repetible de formas complejas.

Componentes críticos de una máquina CNC 

El mecanizado CNC puede ser complejo, con diferentes componentes que trabajan juntos para crear las estrechas tolerancias necesarias para la producción. Constan de muchas piezas cruciales, algunas de las cuales incluyen:

1. Eje
2. Ejes
3. Cambiador de herramientas
4. Unidad de control

Eje

Este componente sujeta y hace girar la herramienta de corte o la pieza de trabajo, desempeñando un papel fundamental en el proceso de mecanizado CNC. Su velocidad y potencia determinan la eficacia del arranque de material.

Ejes

En el mecanizado CNC intervienen varios ejes que permiten a la herramienta de corte moverse en distintas direcciones. Este proceso multieje permite producir diseños intrincados y componentes mecanizados con precisión.

Cambiador de herramientas

Los cambiadores de herramientas cambian automáticamente entre varias herramientas de corte para aumentar la productividad y reducir las intervenciones manuales. Este componente clave es necesario para producir piezas de precisión con geometrías variables.

Unidad de control

La unidad de control interpreta los lenguajes de programación CNC (código G y código M) y dirige los movimientos de la máquina. La programación en código G controla la posición y la velocidad de la herramienta. El código M gestiona funciones auxiliares como el control del refrigerante y los cambios de herramienta.

Lenguajes de programación CNC

1. Código G

Es el principal lenguaje de programación utilizado en el mecanizado CNC, que dicta la velocidad de trayectoria y los movimientos de la herramienta.

2.  Código M

El código M complementa al código G gestionando funciones específicas de la máquina, como el giro del husillo o el cambio de herramientas. Esto es fundamental para un funcionamiento eficaz y la producción de piezas precisas.

¿Cómo conseguir precisión en el mecanizado CNC?

Como parte de la fabricación moderna, el mecanizado CNC depende de métodos de mecanizado precisos para crear piezas exactas y detalladas. Exploremos los aspectos esenciales del mecanizado de precisión en el fresado CNC de precisión.

Precisión y calibrado de máquinas herramienta

Precisión en el mecanizado CNC técnicas depende de la precisión y el calibrado de las herramientas. El mantenimiento regular y las calibraciones precisas son esenciales para que la máquina funcione correctamente. Así se reducen los errores y se garantiza la producción de piezas de alta calidad.

Selección y mantenimiento de herramientas de corte

La selección y el mantenimiento correctos de los instrumentos de corte para el material y la aplicación garantizan una eliminación eficaz del material y la calidad del acabado superficial. El mantenimiento regular de las herramientas, como el afilado y la sustitución de las desgastadas, evita defectos y ayuda a mejorar la precisión.

Técnicas de sujeción para un mecanizado seguro

Los procedimientos de sujeción segura de la pieza de trabajo evitan cualquier desplazamiento indeseado durante el corte, que puede dar lugar a errores. Se utilizan varios métodos para sujetar la pieza en su sitio. Entre ellos se incluyen mordazas, abrazaderas y otros dispositivos específicos. Estos métodos ayudan a cortar con formas específicas y exactas y a preservar la forma de los productos.

Selección y aplicación del refrigerante

La selección adecuada del refrigerante reduce el calor y la fricción, que pueden afectar a la precisión. Aplicando la selección correcta de refrigerante, sus aplicaciones mantienen la vida útil de la herramienta y el acabado superficial y evitan el sobrecalentamiento. Garantiza la exactitud dimensional del proceso de mecanizado CNC de aluminio y otras operaciones de precisión.

Selección de materiales para el mecanizado CNC de precisión

Los procesos de mecanizado CNC de precisión manipulan una amplia gama de materiales, generalmente clasificados en varias categorías, como metal, plástico y madera.

Por qué el aluminio es una elección habitual para el mecanizado CNC de precisión

El aluminio es un material muy utilizado en los procesos de mecanizado CNC. Es relativamente ligero, fuerte, fácil de mecanizar, resistente a la corrosión y muy polivalente. Estas características hacen que el aluminio sea valioso para numerosas aplicaciones industriales, de automoción, aeroespaciales y de construcción.

Ligero pero resistente

El aluminio ofrece una combinación única de ligereza y resistencia. Estas propiedades lo hacen ideal para crear aplicaciones en las que los factores de peso y resistencia son importantes sin comprometer la integridad estructural.

Excelente maquinabilidad

El alunimún es favorable en el mecanizado CNC debido a una de sus características mecanizables. Permite a la máquina cortar la pieza con rapidez, crear formas complejas y acabar con precisión reduciendo el tiempo de mecanizado y el desgaste de las herramientas.

Buena resistencia a la corrosión

Este material produce una capa de óxido natural que proporciona una excelente resistencia a la corrosión. Esto es especialmente beneficioso en entornos expuestos a la humedad y a productos químicos. Esta característica prolonga la vida útil de las piezas reduciendo sus necesidades de mantenimiento.

Versatilidad en diversas aleaciones

El aluminio se presenta en distintos tipos, cada uno con propiedades específicas para diversos usos. Esto permite a los ingenieros elegir el mejor tipo para su proyecto, garantizando un buen rendimiento y rentabilidad.

Comprender las aleaciones de aluminio para un fresado CNC preciso

A la hora de elegir el material perfecto para el mecanizado CNC de precisión, es importante conocer las aleaciones de aluminio más comunes. Cada aleación tiene propiedades únicas que contribuyen a diferentes requisitos funcionales y de rendimiento.

Enfoque sobre el aluminio 6061 T6: Propiedades, aplicaciones

La aleación 6061 T6 tiene excelentes propiedades mecánicas y se utiliza ampliamente en el mecanizado de precisión CNC. Tiene alta resistencia, excelente resistencia a la corrosión y buena maquinabilidad. Esta aleación se utiliza para componentes estructurales y componentes de maquinaria de precisión.

Aluminio 6061 T6 frente a 7075

La aleación de aluminio 7075 es más fuerte que las aleaciones 6061, por lo que es ideal para aplicaciones de alta tensión. Es menos mecanizable y más cara que la 6061. Sin embargo, la 6061 ofrece un mejor equilibrio entre resistencia, mecanizabilidad y coste.

Breve mención del aluminio 6063      

El aluminio 6063 es una aleación común utilizada a menudo en aplicaciones arquitectónicas debido a sus excelentes propiedades de acabado. Es menos intensa que la 6061 y no es adecuada para aplicaciones de alta tensión.

Consideraciones adicionales para la selección de materiales

La selección de materiales implica consideraciones adicionales como la funcionalidad de la pieza, las limitaciones de peso y el coste para que su proyecto esté a la altura. Estas consideraciones garantizan que el material seleccionado cumpla los requisitos técnicos y económicos.

Funcionalidad de la pieza y requisitos de resistencia

La funcionalidad y los requisitos estructurales de la pieza dependen de los materiales adecuados, que varían según sus propiedades únicas. Las distintas aplicaciones necesitan diferentes niveles de resistencia y durabilidad, lo que influye en la elección entre aleaciones como 6061 y 7075.

Restricciones de peso

Las limitaciones de peso son el factor principal en la creación de aplicaciones aeroespaciales y de automoción. Las propiedades ligeras del aluminio reducen el peso total del componente sin comprometer su resistencia ni sus prestaciones.

Factores de coste

Los factores de coste importan a la hora de seleccionar el material adecuado para determinados objetos. Los materiales con aleaciones versátiles tienen características similares, pero algunos son más caros, como el 7075. Equilibrar el coste del material con los beneficios específicos hace que el proyecto sea viable y garantiza el cumplimiento del presupuesto.

El proceso de mecanizado de piezas metálicas de precisión

Los ingenieros prefieren el proceso de mecanizado CNC para crear piezas metálicas de precisión, muy adecuado para diversas industrias como la aeroespacial, la automovilística y la electrónica. Este proceso incluye el avance de maquinaria controlada por ordenador para lograr tolerancias estrechas y geometrías intrincadas.

Tipos de procesos de mecanizado CNC utilizados para piezas de precisión

El mecanizado CNC ofrece varios procesos para crear los componentes mecanizados de precisión; cada método cumple los criterios de diferentes aplicaciones y niveles de conformidad.

Fresado en 3 ejes: Principio básico y capacidades

El fresado de 3 ejes es el tipo de fresado más sencillo en el mecanizado CNC. Mueve la pieza a lo largo de los tres ejes para crear diferentes características y formas. Este proceso produce componentes con una superficie plana, ranuras y orificios taladrados.

Fresado en 4 y 5 ejes: Ventajas para geometrías complejas

Las capacidades de fresado de 4 y 5 ejes son superiores a las de 3 ejes debido a los movimientos de rotación a lo largo de los ejes adicionales. Estos procesos facilitan la producción de geometrías complejas y diseños intrincados, que requerirían más de tres ejes.

Torneado CNC: Adecuado para piezas giratorias

Durante el procedimiento de torneado CNC, la pieza gira mientras la herramienta de corte se desplaza a lo largo de uno o dos ejes para crear formas cilíndricas o cónicas. Este método ayuda a producir piezas giratorias como ejes, casquillos y otros componentes redondos.

Factores que afectan a la precisión durante el mecanizado

Lograr la precisión en el mecanizado CNC de piezas metálicas pasa por varios factores que influyen en la calidad y precisión finales de las piezas.

Optimización de sendas

Una optimización bien planificada de la trayectoria de la herramienta garantiza que la herramienta de corte siga la ruta más eficiente para acelerar el ciclo y mejorar la precisión. Minimiza los movimientos innecesarios y produce una fuerza de corte constante, lo que se traduce en una mayor precisión.

Avance y velocidad de corte

El avance y la velocidad de corte influyen en la calidad de la pieza. La velocidad de avance es la forma en que la herramienta de corte avanza en el material. La velocidad de corte representa la velocidad de movimiento de la herramienta sobre la superficie del material. Su correcta técnica de equilibrado ayuda a eliminar eficazmente el material y a evitar el desgaste de la herramienta.

Minimización de la desviación y la vibración de la herramienta

Minimizar las desviaciones y vibraciones de la herramienta es crucial para crear la pieza final con gran exactitud y precisión. Descuidar estos aspectos durante el mecanizado CNC puede provocar una fuerza excesiva, superficies irregulares y errores dimensionales. Por lo tanto, el uso de portaherramientas rígidos, la optimización de las condiciones de corte y la selección de la herramienta adecuada pueden reducir las posibilidades de que se produzcan errores inesperados.

Aplicaciones de los componentes mecanizados de precisión

Los componentes mecanizados con precisión son fundamentales en plataformas numéricas que requieren precisión, fiabilidad y aplicaciones de alta calidad. El mecanizado CNC de aluminio suele ser el más popular para fabricar piezas complejas y personalizadas que cumplan estrictas especificaciones y requisitos de rendimiento.

Industrias que confían en el mecanizado CNC de precisión

• Aeroespacial y defensa
• Automoción y transporte
• Productos sanitarios y electrónicos
• Creación de prototipos y desarrollo de productos

Aeroespacial y defensa

Las industrias aeroespacial y de defensa utilizan el mecanizado de precisión para crear componentes de aeronaves, piezas de motores y conjuntos complejos y garantizar su seguridad y rendimiento en condiciones extremas.

Automoción y transporte

Los fabricantes adoptan métodos de ajuste CNC de precisión para crear componentes altamente duraderos y funcionales para los sectores de la automoción y el transporte. Sus aplicaciones incluyen piezas de motor, productos de transmisión y otros elementos críticos.

Productos sanitarios y electrónicos

Las industrias médica y electrónica utilizan el mecanizado de precisión para fabricar implantes médicos, instrumentos quirúrgicos, carcasas electrónicas y disipadores térmicos.

Creación de prototipos y desarrollo de productos

La creación de prototipos y el desarrollo de productos utilizan el mecanizado CNC para crear prototipos personalizados y piezas de producción en pequeñas cantidades, lo que permite crear prototipos y reevaluar nuevos productos con rapidez.

Ejemplos de componentes mecanizados de precisión

• Piezas de aviones, componentes de motores
• Implantes médicos, instrumental quirúrgico
• Carcasas electrónicas y disipadores de calor
• Prototipos personalizados y piezas de bajo volumen de producción

Piezas de aviones, componentes de motores

En condiciones de funcionamiento difíciles, los componentes de alta precisión para motores y aviones garantizan una mayor seguridad y una mejor aplicabilidad de los productos en la industria aeroespacial.

Implantes médicos, instrumental quirúrgico

Herramientas como los implantes e instrumentos médicos fabricados mediante un proceso conocido como mecanizado de precisión CNC ofrecen las mejores medidas de seguridad y rendimiento.

Carcasas electrónicas y disipadores de calor

El proceso de mecanizado CNC proporciona a la carcasa electrónica y los disipadores de calor el mecanizado preciso necesario, que protege los componentes sensibles y gestiona eficazmente la disipación del calor.

Prototipos personalizados y piezas de bajo volumen de producción

El mecanizado CNC de precisión produce además prototipos personalizados y piezas de producción de bajo volumen, ya que se trata de modelos detallados y precisos para su evaluación.

Conclusión:

La alta precisión es un requisito industrial crucial para fabricar componentes exactos y fiables. Aquí es donde el mecanizado CNC de alta precisión desempeña un papel importante. Esta tecnología tiene varias ventajas, como la facilidad de mecanizado y la alta precisión. Sus aplicaciones incluyen componentes de aviones y motores, usos médicos como implantes y usos electrónicos como piezas de carcasas. Los próximos avances en el mecanizado CNC de precisión pueden incluir la mejora de la automatización y la integración de la IA en la optimización y los materiales avanzados. Sin duda, los avances en el mecanizado CNC seguirán creando estrategias de fabricación aún más sofisticadas y precisas.