¿Qué es el mecanizado CNC?

¿Qué es el mecanizado CNC?

CNC 101: El término CNC significa 'control numérico por computadora', y elDefinición de mecanizado CNC es que es un proceso de fabricación sustractivo que normalmente emplea controles computarizados y máquinas herramienta para eliminar capas de material de una pieza en stock, conocida como pieza en bruto o pieza de trabajo, y produce una pieza diseñada a medida. Este proceso es adecuado para una amplia gama de materiales, incluidos metales,plástica, madera,vaso, espuma y compuestos, y encuentra aplicación en una variedad de industrias, comomecanizado CNC grande, mecanizado de piezas y prototipos para telecomunicaciones, yMecanizado CNC de piezas aeroespaciales, que requieren tolerancias más estrictas que otras industrias. Tenga en cuenta que existe una diferencia entre la definición de mecanizado CNC y la definición de máquina CNC: una es un proceso y la otra es una máquina. Una máquina CNC (a veces denominada incorrectamente máquina C y C) es una máquina programable que es capaz de realizar de forma autónoma las operaciones de mecanizado CNC.

El mecanizado CNC como proceso y servicio de fabricación está disponible en todo el mundo. Puedes encontrar fácilmenteServicios de mecanizado CNC en Europa, así como en Asia, América del Norte y otros lugares del mundo.

Procesos de fabricación sustractivos, comoMecanizado CNC, a menudo se presentan en contraste conprocesos de fabricación aditiva, como la impresión 3D, o procesos de fabricación formativos, comomoldeo por inyección de líquidos . Mientras que los procesos sustractivos eliminan capas de material de la pieza de trabajo para producir formas y diseños personalizados, los procesos aditivos ensamblan capas de material para producir la forma deseada y los procesos formativos deforman y desplazan el material original hasta darle la forma deseada. La naturaleza automatizada del mecanizado CNC permite la producción de alta precisión y exactitud, piezas simples y rentabilidad al realizar tiradas de producción únicas y de volumen medio. Sin embargo, si bien el mecanizado CNC demuestra ciertas ventajas sobre otros procesos de fabricación, el grado de complejidad y complejidad que se puede alcanzar para el diseño de piezas y la rentabilidad de producir piezas complejas es limitado.

Si bien cada tipo de proceso de fabricación tiene sus ventajas y desventajas, este artículo se centra en el proceso de mecanizado CNC y describe los conceptos básicos del proceso y los diversos componentes y herramientas de la máquina CNC. Además, este artículo explora varias operaciones mecánicas de mecanizado CNC y presenta alternativas a lasProceso de mecanizado CNC.

Descripción general del proceso de mecanizado CNC

Evolucionando desde el proceso de mecanizado por control numérico (NC)que utiliza tarjetas de cinta perforada, el mecanizado CNC es un proceso de fabricación que utilizacontroles computarizados operar y manipular máquinas y herramientas de corte para dar forma al material existente (por ejemplo, metal, plástico, madera, espuma, compuestos, etc.) en piezas y diseños personalizados. Si bien el proceso de mecanizado CNC ofrece diversas capacidades y operaciones, los principios fundamentales del proceso siguen siendo en gran medida los mismos en todas ellas. El proceso básico de mecanizado CNC incluye las siguientes etapas:

• Diseñar el modelo CAD
• Convertir el archivo CAD a un programa CNC
• Preparando la máquina CNC
• Ejecución de la operación de mecanizado

• Diseño de modelos CAD

  El proceso de mecanizado CNC comienza con la creación de un diseño CAD vectorial 2D o de pieza sólida 3D, ya sea internamente o mediante unEmpresa de servicios de diseño CAD/CAM..Software de diseño asistido por computadora (CAD)permite a los diseñadores y fabricantes producir un modelo o representación de sus piezas y productos junto con las especificaciones técnicas necesarias, como dimensiones y geometrías, para producir la pieza o producto.

  Los diseños de piezas mecanizadas CNC están restringidos por las capacidades (o incapacidades) de la máquina y las herramientas CNC. Por ejemplo, la mayoría de las máquinas herramienta CNC son cilíndricas, por lo que las geometrías de las piezas posibles mediante el proceso de mecanizado CNC son limitadas ya que las herramientas crean secciones de esquina curvas. Además, las propiedades del material que se mecaniza, el diseño de las herramientas y las capacidades de sujeción de piezas de la máquina restringen aún más las posibilidades de diseño, como los espesores mínimos de las piezas, el tamaño máximo de las piezas y la inclusión y complejidad de las cavidades y características internas.

  Una vez completado el diseño CAD, el diseñador lo exporta a un formato de archivo compatible con CNC, como STEP o IGES.

  Tablas de tolerancias de mecanizado CNC

  Al especificar piezas para un taller mecánico, es importante incluir las tolerancias necesarias. Aunque las máquinas CNC son muy precisas, todavía dejan una ligera variación entre duplicados de la misma pieza, generalmente alrededor de + o – 0,005 pulgadas (0,127 mm), que es aproximadamente el doble del ancho de un cabello humano. Para ahorrar costos, los compradores solo deben especificar tolerancias en áreas de la pieza que deberán ser especialmente precisas porque entrarán en contacto con otras piezas. Si bien existen tolerancias estándar para diferentes niveles de mecanizado (como se muestra en las tablas a continuación), no todas las tolerancias son iguales. Si, por ejemplo, una pieza no puede ser en absoluto más grande que la medida, podría tener una tolerancia especificada de +0,0/-0,5 para mostrar que puede ser un poco más pequeña, pero no más grande en esa área.

  Tabla 1: Tolerancias lineales en mecanizado CNC

  

Conversión de archivos CAD

El archivo de diseño CAD formateado se ejecuta a través de un programa, generalmente software de fabricación asistida por computadora (CAM), para extraer la geometría de la pieza y genera el código de programación digital que controlará la máquina CNC y manipulará las herramientas para producir la pieza diseñada a medida.

Las máquinas CNC utilizaron varioslenguajes de programación, incluidocódigo gycódigo M . El más conocido de los lenguajes de programación CNC,generalocódigo geométrico, denominadocódigo g , controla cuándo, dónde y cómo se mueven las máquinas herramienta (por ejemplo, cuándo encenderse o apagarse, qué tan rápido viajar a una ubicación particular, qué caminos tomar, etc.) a través de la pieza de trabajo. El código de funciones diversas, denominado código M, controla las funciones auxiliares de la máquina, como automatizar la extracción y el reemplazo de la cubierta de la máquina al inicio y al final de la producción, respectivamente.

Una vez que se genera el programa CNC, el operador lo carga en la máquina CNC.

Configuración de la máquina

Antes de que el operador ejecute el programa CNC, debe preparar la máquina CNC para su funcionamiento. Estos preparativos incluyen fijar la pieza de trabajo directamente en la máquina, sobrehusillos de maquinaria, o en la máquinahasta luegoo dispositivos de sujeción similares, y acoplar las herramientas necesarias, comobrocasy fresas de extremo, hasta los componentes adecuados de la máquina.

Una vez que la máquina está completamente configurada, el operador puede ejecutar el programa CNC.

Ejecución de la operación de mecanizado

El programa CNC actúa como instrucciones para la máquina CNC; envía comandos de la máquina que dictan las acciones y movimientos de las herramientas a la computadora integrada de la máquina, que opera y manipula la máquina herramienta. Al iniciar el programa, la máquina CNC inicia el proceso de mecanizado CNC y el programa guía a la máquina durante todo el proceso mientras ejecuta las operaciones necesarias para producir una pieza o producto diseñado a medida.

Los procesos de mecanizado CNC se pueden realizar internamente (si la empresa invierte en obtener y mantener su propio equipo CNC) o subcontratar a empresas dedicadas.Proveedores de servicios de mecanizado CNC.

Tipos de operaciones de mecanizado CNC

El mecanizado CNC es un proceso de fabricación adecuado para una amplia variedad de industrias, incluida la automoción,aeroespacial, construcción y agricultura, y capaz de producir una gama de productos, como estructuras de automóviles, equipos quirúrgicos, motores de aviones,engranajes y herramientas manuales y de jardín. El proceso abarca varias operaciones de mecanizado diferentes controladas por computadora, incluidos procesos mecánicos, químicos, eléctricos y térmicos, que eliminan el material necesario de la pieza de trabajo para producir una pieza o producto diseñado a medida. Si bien los procesos de mecanizado químico, eléctrico y térmico se tratan en una sección posterior, esta sección explora algunas de las operaciones de mecanizado CNC mecánico más comunes, que incluyen:

• Perforación
• Molienda
• Torneado

Perforación CNC

La perforación es un proceso de mecanizado que emplea múltiples puntos.brocas para producir agujeros cilíndricos en la pieza de trabajo. EnPerforación CNC Por lo general, la máquina CNC alimenta la broca giratoria perpendicularmente al plano de la superficie de la pieza de trabajo, lo que produce orificios alineados verticalmente con diámetros iguales al diámetro de la broca empleada para la operación de perforación. Sin embargo, las operaciones de perforación angular también se pueden realizar mediante el uso de configuraciones de máquinas especializadas y dispositivos de sujeción. Las capacidades operativas del proceso de perforación incluyenavellanado, avellanado, escariado ytocando.

Fresado CNC

El fresado es un proceso de mecanizado que emplea herramientas de corte giratorias de múltiples puntos para eliminar material de la pieza de trabajo. Enfresado CNC , la máquina CNC normalmente alimenta la pieza de trabajo a la herramienta de corte en la misma dirección que la rotación de la herramienta de corte, mientras que en el fresado manual la máquina alimenta la pieza de trabajo en la dirección opuesta a la rotación de la herramienta de corte. Las capacidades operativas del proceso de fresado incluyen el planeado (cortar superficies planas y poco profundas y cavidades de fondo plano en la pieza de trabajo) y el fresado periférico (cortar cavidades profundas, como ranuras y roscas, en la pieza de trabajo).

Torneado CNC

Torneado CNC y mecanizado multihusillo - Crédito de imagen: Buell Automatics

El torneado es un proceso de mecanizado que emplea herramientas de corte de un solo punto para eliminar material de la pieza de trabajo en rotación. Entorneado CNC, la máquina, normalmente unamáquina de torno cnc —Alimenta la herramienta de corte con un movimiento lineal a lo largo de la superficie de la pieza de trabajo giratoria, eliminando material alrededor de la circunferencia hasta lograr el diámetro deseado, para producir piezas cilíndricas con características externas e internas, como ranuras, conos y roscas. Las capacidades operativas del proceso de torneado incluyenaburrido, refrentado, ranurado ycorta hilos . Cuando se trata de una fresadora CNC versus un torno, el fresado, con sus herramientas de corte giratorias, funciona mejor para piezas más complejas. Sin embargo, los tornos, con piezas de trabajo giratorias y herramientas de corte estacionarias, funcionan mejor para una creación más rápida y precisa de piezas redondas.