Una máquina CNC es una máquina herramienta controlada por un programa informático. En lugar de depender de un operario para mover manualmente la herramienta de corte, la máquina sigue instrucciones programadas para realizar operaciones de fresado, taladrado, torneado y otros mecanizados.
CNC significa Control Numérico por Computadora.
Hoy en día, las máquinas CNC son equipos esenciales en la fabricación de automóviles, la industria aeroespacial, la electrónica, los dispositivos médicos, los equipos industriales, la producción de moldes para fundición a presión y muchas otras industrias.
Pero antes de que existiera la tecnología CNC, casi todos los movimientos de mecanizado tenían que controlarse manualmente.
En este artículo, explicamos qué es una máquina CNC, cómo se desarrolló la tecnología CNC, en qué se diferencia del mecanizado manual tradicional y por qué el mecanizado CNC es importante en la fundición a presión y la fabricación de moldes.
- ¿Qué es una máquina CNC?
- Cómo funcionaba el mecanizado antes del CNC
- ¿Por qué las máquinas herramienta manuales eran limitadas?
- El nacimiento y desarrollo de la tecnología CNC
- Mecanizado manual frente a mecanizado CNC
- ¿Cuál es la diferencia entre NC y CNC?
- ¿Cómo funciona una máquina CNC?
- Mecanizado CNC en fundición a presión y fabricación de moldes
- Mecanizado CNC en moldes de fundición
- Conclusión
- Servicios de fundición a presión de aluminio
¿Qué es una máquina CNC?
Una máquina CNC es una máquina herramienta que utiliza instrucciones informáticas para controlar el movimiento de la herramienta de corte, la mesa de trabajo y otros componentes de la máquina.
El programa le dice a la máquina:
- Hacia dónde debe moverse la herramienta de corte
- ¿A qué velocidad debe moverse la herramienta?
- ¿A qué velocidad debe girar el husillo?
- ¿Qué tan profundo debe cortar la herramienta?
- Cuándo debe comenzar o detenerse la herramienta
- Cuando se requiere un cambio de herramienta
Dependiendo de la configuración de la máquina, una máquina CNC puede realizar operaciones como:
- Fresado
- Torneado
- Trío
- Tapping
- Aburrido
- Escariado
- Mecanizado de contornos
- Mecanizado de superficies tridimensionales
Gracias a que la máquina sigue una trayectoria de herramienta programada, puede fabricar repetidamente piezas con dimensiones uniformes y geometrías complejas.
Cómo funcionaba el mecanizado antes del CNC
Antes de que las máquinas CNC se utilizaran de forma generalizada, las empresas manufactureras dependían principalmente de máquinas herramienta convencionales, entre las que se incluyen:
- Tornos manuales
- Fresadoras manuales
- Taladros manuales
- Máquinas rectificadoras manuales
Estas máquinas ya contaban con muchos de los mismos componentes mecánicos básicos que se encuentran en los equipos CNC modernos, como el husillo, la mesa de trabajo, la herramienta de corte y los ejes de la máquina.
La principal diferencia radicaba en el método de control.
En una máquina manual tradicional, el operario controlaba el movimiento girando volantes y leyendo indicadores graduados. El operario debía controlar manualmente las direcciones X, Y y Z, a la vez que evaluaba la profundidad de corte, la velocidad de avance y la precisión dimensional.
Un maquinista con mucha experiencia podría producir piezas muy precisas utilizando este método. Sin embargo, la calidad final dependía en gran medida de la habilidad, la concentración y la experiencia del operario.
¿Por qué las máquinas herramienta manuales eran limitadas?
El mecanizado manual desempeñó un papel importante en el desarrollo industrial, pero tenía varias limitaciones.
Menor eficiencia de producción
Cada movimiento de corte debía ser realizado o supervisado por el operario.
Al mecanizar un componente complejo, el operario debía mantenerse muy concentrado durante todo el proceso. Esto aumentaba la mano de obra necesaria y limitaba la velocidad de producción.
Calidad inconsistente de las piezas
Incluso cuando el mismo operario fabricaba la misma pieza, podían existir pequeñas diferencias dimensionales entre la primera y la última pieza.
Las diferencias podrían hacerse más evidentes cuando otro operador se hiciera cargo del proceso.
Dificultad para mecanizar formas complejas
Una superficie curva compleja puede requerir que dos o más ejes de la máquina se muevan de forma simultánea y precisa.
Este tipo de movimiento coordinado es extremadamente difícil de lograr manualmente. El control CNC permite calcular y controlar estos movimientos automáticamente.
Fuerte dependencia de operadores cualificados
El mecanizado manual depende en gran medida de la experiencia del maquinista.
Los operarios cualificados siguen siendo valiosos en la fabricación moderna, pero la tecnología CNC permite convertir sus conocimientos de mecanizado en programas repetibles y procesos estandarizados.
El nacimiento y desarrollo de la tecnología CNC
El desarrollo de la tecnología de control numérico fue impulsado por la demanda de componentes más precisos y complejos, particularmente en la industria aeroespacial.
Las estructuras de las aeronaves, los componentes de las turbinas y otras piezas de alto rendimiento no podían producirse de forma eficiente en grandes cantidades utilizando únicamente métodos de mecanizado manual.
1952: La primera fresadora de control numérico
En 1952, el Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Corporación Parsons desarrollaron una de las primeras fresadoras prácticas de control numérico.
El sistema utilizaba cinta de papel perforada para almacenar los datos de coordenadas.
La máquina leía los patrones de agujeros en la cinta y convertía la información en señales eléctricas. Estas señales controlaban los motores y movían automáticamente los ejes de la máquina.
Este es el origen del término control numérico : se utilizaban números y coordenadas para controlar el movimiento de la máquina.
Décadas de 1950-1960: Primeros controles electrónicos
Los primeros sistemas de control numérico utilizaban tubos de vacío y componentes electrónicos complejos.
Los sistemas eran grandes, caros y se utilizaban principalmente en la fabricación militar y aeroespacial.
Década de 1970: Las computadoras entraron en el control numérico.
A medida que se fueron haciendo más accesibles los ordenadores más pequeños, estos fueron reemplazando gradualmente a muchos de los primeros controladores cableados.
Los programas podrían almacenarse y modificarse con mayor facilidad, reduciendo la necesidad de crear una nueva cinta perforada cada vez que cambiara un programa de mecanizado.
Este desarrollo sentó las bases del concepto moderno de Control Numérico por Computadora , o CNC.
Décadas de 1980-1990: El control numérico computarizado (CNC) se generalizó.
Los avances en los microprocesadores redujeron significativamente el coste y el tamaño de los sistemas de control CNC.
Los fabricantes especializados en sistemas de control CNC desarrollaron sistemas más fiables y fáciles de usar, lo que permitió que las máquinas CNC se incorporaran a las fábricas de producción en general a una escala mucho mayor.
Desde la década del 2000 hasta la actualidad: CNC y fabricación inteligente
Las máquinas CNC modernas ofrecen capacidades como:
- Mecanizado de alta velocidad
- Control multieje
- Cambio automático de herramientas
- Monitoreo del desgaste de herramientas
- Medición en proceso
- transmisión de programas de red
- Recopilación de datos de producción
- Integración con software CAD y CAM
- Automatización y carga robótica
Las máquinas CNC ya no son solo máquinas de corte automatizadas. Son unidades de producción importantes dentro de los sistemas de fabricación digitales e inteligentes modernos.
Mecanizado manual frente a mecanizado CNC
| Comparación | Mecanizado manual | Mecanizado CNC |
|---|---|---|
| movimiento de la máquina | Controlado por el operador | Controlado por un programa de computadora |
| Producción eficiente | Menor para producción repetitiva | Adecuado para producción de volumen medio y alto. |
| repetibilidad | Depende en gran medida de la habilidad del operador. | Alta repetibilidad tras la validación del proceso |
| Superficies complejas | Difícil de fabricar | Es posible el mecanizado multieje. |
| Coste de instalación | A menudo más bajo para trabajos sencillos y puntuales. | Se requiere programación y preparación de accesorios. |
| Consistencia de producción | Más dependiente del operador | Más estable y estandarizado |
| Programa de almacenamiento | No es aplicable | Los programas se pueden almacenar y reutilizar. |
| Mejor aplicación | Reparación, piezas sencillas y trabajos de bajo volumen. | Producción precisa, compleja y repetitiva |
El mecanizado manual no ha desaparecido.
Sigue siendo útil para trabajos de reparación, ajuste de máquinas, modificación de prototipos y ciertos componentes sencillos. Sin embargo, el mecanizado CNC ofrece claras ventajas cuando el proyecto requiere repetibilidad, geometría compleja y producción en serie estable.
¿Cuál es la diferencia entre NC y CNC?
NC y CNC están relacionados, pero no son exactamente lo mismo.
| Parámetro | NC | CNC |
|---|---|---|
| Nombre y Apellido | Control numerico | Control Numérico Computacional |
| Sistema de control | Control electrónico principalmente cableado | Control basado en computadora |
| Programa de almacenamiento | Normalmente se utilizan soportes externos como cintas perforadas. | Almacenado en el controlador o transferido digitalmente |
| Edición de programas | Difícil y requiere mucho tiempo | Los programas se pueden editar y optimizar. |
| Flexibilidad | Limitada | Alto |
| Capacidad de red | Generalmente no disponible | Los programas y los datos pueden transferirse a través de redes. |
| Uso actual | Sistemas mayormente históricos o especializados | Tecnología estándar en las máquinas herramienta modernas |
NC fue la forma primitiva de control numérico.
El control numérico computarizado (CNC) se desarrolló a partir del control numérico (NC) mediante la introducción del control computarizado. Esto permitió almacenar, editar, copiar y transferir programas de mecanizado de forma más sencilla.
Hoy en día, la mayoría de los equipos que se denominan "máquinas de control numérico" son en realidad máquinas CNC.
También es importante comprender que un centro de mecanizado es un tipo de máquina CNC , normalmente equipada con un cambiador automático de herramientas y capaz de realizar múltiples operaciones de mecanizado en una sola configuración.
¿Cómo funciona una máquina CNC?
Aunque las máquinas CNC pueden ser muy avanzadas, su proceso de trabajo básico se puede dividir en varios pasos.
1. Revise el plano de la pieza.
El equipo de ingeniería revisa primero el dibujo en 2D o el modelo en 3D.
La información importante incluye:
- Material
- Dimensiones
- Tolerancias
- Requisitos de superficie
- Especificaciones de agujeros y roscas
- Ubicaciones de referencia
- Requisitos de inspección
2. Planificar el proceso de mecanizado
El ingeniero determina:
- ¿Qué superficies necesitan ser mecanizadas?
- La secuencia de mecanizado
- Diseño de sistemas de sujeción y fijación
- Selección de herramientas de corte
- Parámetros de corte
- Métodos de inspección
3. Crear el programa CNC
Para piezas sencillas, el programa se puede escribir directamente en el controlador CNC.
Para piezas complejas, se suele utilizar software CAM para crear y simular la trayectoria de la herramienta.
El programa finalizado contiene comandos para el movimiento de la máquina, la velocidad del husillo, la velocidad de avance, la selección de herramientas y otras operaciones.
4. Configurar la máquina
El operario instala la pieza de trabajo, el dispositivo de fijación y las herramientas de corte.
También es necesario establecer el sistema de coordenadas de trabajo correcto y las compensaciones de las herramientas.
Una configuración incorrecta puede provocar errores dimensionales, daños en la herramienta o incluso una colisión.
5. Ejecutar el programa de mecanizado.
El controlador CNC lee el programa y mueve los ejes de la máquina según las instrucciones programadas.
La máquina realiza automáticamente las operaciones de corte necesarias.
6. Inspeccione la pieza terminada.
Tras el mecanizado, la pieza se inspecciona utilizando el equipo de medición adecuado.
Dependiendo del proyecto, la inspección puede incluir:
- Calibradores vernier
- micrómetros
- Medidores de altura
- Calibres de hilo
- Máquinas de medición por coordenadas
- Probadores de rugosidad de superficies
- Dispositivos de inspección personalizados
Mecanizado CNC en fundición a presión y fabricación de moldes
El mecanizado CNC es especialmente importante en la industria de la fundición a presión.
Un componente fundido a presión se forma inyectando metal fundido en un molde de acero bajo presión. Si bien el proceso de fundición puede producir piezas con una forma casi definitiva, el mecanizado CNC sigue siendo necesario tanto para la fabricación del molde como para la producción del componente.
Mecanizado CNC para moldes de fundición a presión
Un molde de fundición a presión contiene muchos componentes de precisión, entre ellos:
- Cavidades del molde
- inserciones de núcleo
- Toboganes
- Levantadores
- Componentes del eyector
- Sistemas de corredores
- áreas de desbordamiento
- Canales de enfriamiento
- Bolsillos de inserción
- Superficies de separación
Estos componentes deben fabricarse con dimensiones controladas y una alineación precisa.
Durante el proceso de fabricación de moldes se pueden utilizar técnicas como el fresado CNC, el taladrado, el rectificado, la electroerosión y el corte por hilo.
La precisión del molde afecta directamente a:
- Dimensiones de fundición
- Desajuste de la línea de separación
- Formación de destellos
- Apariencia superficial
- Rendimiento de montaje
- La vida del molde
- estabilidad de la producción
Mecanizado CNC para piezas fundidas a presión
La fundición a presión permite producir piezas metálicas complejas de forma eficiente, pero ciertas características normalmente se completan después de la fundición.
Las características típicas mecanizadas por CNC incluyen:
- Agujeros de precisión
- Agujeros enroscados
- Posiciones de los cojinetes
- Superficies de sellado
- Puntos de referencia de ensamblaje
- interfaces de conectores
- Superficies de montaje planas
- Diámetros de alta tolerancia
Por ejemplo, una carcasa de aluminio fundido a presión puede fabricarse con su forma externa principal, nervaduras y estructura interna. Posteriormente, se puede utilizar el mecanizado CNC para dar el acabado a la superficie de sellado, perforar los orificios de montaje y mecanizar las conexiones roscadas.
Esta combinación proporciona la eficiencia de producción de la fundición a presión y la precisión dimensional del mecanizado CNC.
Por qué es importante la planificación de procesos
El mecanizado CNC debe considerarse durante la fase inicial de DFM (Diseño para la Fabricación) en lugar de una vez que el molde ya esté terminado.
El equipo de ingeniería debe evaluar:
- Tolerancias de mecanizado
- Puntos de referencia de fundición
- Ubicación de los accesorios
- Deformación por sujeción
- Riesgo de porosidad en áreas mecanizadas
- Acceso a herramientas
- Secuencia de mecanizado
- Requisitos de inspección
Una planificación adecuada puede reducir el tiempo de mecanizado, los índices de desperdicio y los costes de producción innecesarios.
Mecanizado CNC en moldes de fundición
En Cast Mold, el mecanizado CNC da soporte tanto a la fabricación de moldes para fundición a presión como al mecanizado secundario de componentes de fundición a presión de aleación de aluminio y zinc.
Nuestro proceso de fabricación integrado puede incluir:
- Revisión de DFM
- Análisis de Moldflow
- Diseño de moldes de fundición a presión
- fabricación de moldes
- Ensayo y muestreo de moho
- Fundición a presión de aluminio o zinc
- Mecanizado CNC
- Acabado de superficies
- Inspección y embalaje
Al considerar conjuntamente la fundición, el utillaje y el mecanizado CNC, podemos identificar los posibles riesgos de fabricación con mayor antelación y desarrollar un proceso de producción más estable.
Conclusión
Una máquina CNC utiliza programas informáticos para controlar los movimientos de la máquina y las operaciones de corte.
En comparación con el mecanizado manual tradicional, la tecnología CNC ofrece una mayor repetibilidad, una mayor eficiencia de producción y la capacidad de fabricar componentes más complejos.
La evolución desde los primeros sistemas de control numérico hasta el mecanizado CNC multieje moderno ha desempeñado un papel importante en el crecimiento de la fabricación de precisión.
En la producción de fundición a presión, el mecanizado CNC se utiliza no solo para fabricar moldes precisos, sino también para dar acabado a características críticas en piezas fundidas de aleación de aluminio y zinc.
Para obtener los mejores resultados, la fundición a presión, el diseño de moldes y el mecanizado CNC deben evaluarse como un proceso de fabricación completo.
Servicios de fundición a presión de aluminio
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