¿Qué es una máquina herramienta CNC?
Una máquina herramienta CNC es una máquina que se puede controlar mediante un programa informático. Puede realizar automáticamente diversas tareas de procesamiento complejas según programas preestablecidos. CNC son las siglas de «Control Numérico por Computadora».
El mecanizado CNC es un proceso de fabricación sustractivo que utiliza máquinas herramienta controladas por ordenador para eliminar material de la pieza y producir componentes. Normalmente, las máquinas herramienta CNC planifican automáticamente la trayectoria de mecanizado basándose en el modelo CAD tridimensional y controlan la herramienta para cortar a lo largo de dicha trayectoria y conseguir la forma deseada de la pieza.
Este artículo presentará los diferentes tipos de máquinas herramienta CNC y cómo funcionan.
1. Máquina fresadora CNC
Una fresadora CNC es similar a una fresadora convencional, pero se utiliza generalmente para mecanizar materiales más blandos y suele ser menos precisa que las fresadoras convencionales. Las fresadoras CNC se caracterizan por su capacidad para utilizar el control numérico computarizado para trazar trayectorias del husillo y la herramienta, permitiendo diseñar y dar forma a materiales como madera, acero, espuma, materiales compuestos, aluminio y plástico.
Las fresadoras CNC suelen constar de motores paso a paso, controladores de motor paso a paso, una base mecánica, un husillo, controladores y una fuente de alimentación. Las fresadoras CNC ayudan a reducir el desperdicio, aumentar la productividad y la precisión, y producir productos más rápidamente.
2. Máquina perforadora CNC
Una máquina CNC de perforación se utiliza para procesos de mecanizado que requieren la creación de agujeros cilíndricos en una pieza de trabajo mediante perforación. Emplea brocas giratorias cuyo diseño permite que el metal de desecho, conocido como virutas, se desprenda de la pieza de trabajo durante la perforación.
Existen varios tipos comunes de brocas que se pueden usar con una máquina de perforación CNC, cada una adecuada para diferentes aplicaciones. Entre ellos se incluyen brocas de centrado para agujeros iniciales, brocas de picoteo para agujeros profundos, brocas para máquinas de tornillos para agujeros de precisión y escariadores de mandril para dar el acabado deseado a los agujeros.
Al igual que otras máquinas CNC, una taladradora CNC utiliza control numérico computarizado para automatizar el proceso de perforación. Dirige la posición y el movimiento de la broca según las trayectorias programadas. Esto permite perforar con precisión múltiples orificios en una pieza, con exactitud y repetibilidad. Las taladradoras CNC son útiles cuando se necesitan grandes volúmenes de piezas con patrones o tamaños de orificios idénticos, producidos mediante procesos de perforación automatizados.
3. Torno CNC
Un torno CNC se utiliza para procesos de mecanizado que implican el torneado o el conformado de piezas giratorias. Emplea herramientas de corte de un solo filo cuyo diseño varía según la aplicación de torneado específica, como desbaste, acabado, refrentado, roscado, conformado, socavado, tronzado y ranurado.
La máquina de torneado CNC automatiza el proceso mediante control numérico computarizado. Dirige la posición y el movimiento de la herramienta de corte según las trayectorias programadas. Esto permite producir formas y geometrías complejas a partir de piezas cilíndricas con precisión y repetibilidad.
Existen diferentes tipos de tornos CNC adecuados para diversas aplicaciones. Los tipos más comunes incluyen tornos revólver, ideales para la producción en masa con cambio automático de herramientas; tornos de motor, para torneado de uso general; y tornos especiales, diseñados para geometrías o materiales específicos.
El proceso de torneado CNC mejora la productividad en comparación con los tornos manuales, ya que permite el funcionamiento automatizado y la producción de múltiples piezas con especificaciones exactas. Los tornos CNC son especialmente útiles en las industrias automotriz, aeroespacial y de fabricación de precisión, donde se requiere mecanizar con exactitud y eficiencia un gran número de componentes torneados.
4. Máquina CNC de 5 ejes
Una máquina CNC de 5 ejes mejora las capacidades de las fresadoras tradicionales de 3 ejes al añadir dos ejes de rotación adicionales, lo que permite el mecanizado de geometrías complejas en una sola sujeción.
Además de los tres ejes lineales (X, Y, Z) para el posicionamiento de la herramienta de corte, una máquina CNC de 5 ejes incorpora dos ejes de rotación adicionales en el husillo de corte o una mesa basculante/rotatoria. Esto proporciona dos grados de libertad más para el posicionamiento de la pieza de trabajo.
Al inclinar y girar el dispositivo de sujeción de la pieza (mesa giratoria), la máquina de 5 ejes permite que la herramienta de corte acceda y mecanice cinco caras de una pieza prismática en ángulos de 90 grados sin necesidad de reajustar la pieza entre operaciones.
Los dos ejes rotatorios adicionales (generalmente denominados eje A y eje C) mejoran significativamente la eficiencia del mecanizado al eliminar la necesidad de múltiples sujeciones y configuraciones. Geometrías complejas, como formas esculpidas, pueden mecanizarse por completo con una sola sujeción en una máquina CNC de 5 ejes.
Tiene amplias aplicaciones en las industrias aeroespacial, de moldes y médica, donde las piezas complejas son habituales. El mecanizado CNC de 5 ejes también se utiliza con frecuencia para el esculpido debido a su capacidad para mecanizar superficies de forma libre.
5. Fresadora CNC
Una fresadora CNC utiliza herramientas de corte rotativas de múltiples puntos para dar forma y mecanizar piezas con precisión. Las herramientas de fresado más comunes incluyen fresas frontales, fresas helicoidales y fresas de chaflán, que pueden orientarse horizontal o verticalmente según la aplicación específica.
La fresadora CNC automatiza el proceso de fresado mediante control numérico computarizado. Dirige la posición y la trayectoria de la herramienta de corte según las trayectorias programadas. Esto permite producir perfiles y geometrías complejas a partir de materias primas o piezas fundidas con precisión y repetibilidad.
Las fresadoras CNC, también conocidas como máquinas de fresado o simplemente fresadoras, están disponibles en orientación horizontal y vertical. Las fresadoras CNC básicas ofrecen tres ejes lineales de movimiento (X, Y, Z), mientras que los modelos más avanzados incorporan ejes rotatorios adicionales para una mayor accesibilidad.
Entre los tipos más comunes de fresadoras CNC se incluyen las fresadoras manuales para piezas pequeñas, las fresadoras planas o verticales para el mecanizado general, las fresadoras universales adecuadas para diversas operaciones y las fresadoras omniversales que ofrecen la máxima flexibilidad mediante cuatro o cinco ejes.
El proceso de fresado CNC aumenta la productividad en comparación con el fresado manual. Permite la producción en masa y sin supervisión de componentes fresados con tolerancias muy ajustadas. Las fresadoras CNC se utilizan ampliamente en la industria manufacturera para el mecanizado de piezas de metales, plásticos, madera, materiales compuestos y otros.
6. Máquina de corte láser CNC
Una máquina CNC de corte por láser utiliza un láser de alta potencia para cortar materiales mediante fusión, combustión o vaporización. Permite el corte preciso de patrones y perfiles complejos.
Los principales tipos de láser industrial utilizados en las máquinas de corte por láser incluyen:
- Láseres de CO2: Uno de los láseres de gas más comunes que utiliza una mezcla de dióxido de carbono. Adecuado para cortar materiales no metálicos como madera, plásticos y textiles. También puede cortar algunos aceros dulces.
- Láseres de estado sólido: Generalmente láseres de granate de itrio y aluminio (YAG) que utilizan neodimio como elemento activo. Son más potentes que los láseres de CO2 y capaces de cortar metales más gruesos y duros.
- Láseres de fibra: Un tipo de láser de estado sólido más reciente con una calidad de haz superior. Muy eficiente para aplicaciones de corte de metales de precisión.
Las máquinas CNC de corte láser dirigen el haz láser según las trayectorias programadas mediante pórticos XY y control CNC. Los tamaños de trabajo habituales varían desde máquinas de escritorio hasta máquinas de gran formato.
El láser proporciona un corte limpio con alta precisión y una zona afectada por el calor mínima. Permite el corte preciso de una amplia gama de materiales. El corte por láser se utiliza ampliamente en la fabricación, la creación de prototipos y las industrias automotriz y aeroespacial.
7. Máquina CNC de corte por plasma
Una máquina CNC de corte por plasma utiliza una antorcha de plasma para cortar materiales conductores de electricidad. Su funcionamiento se basa en el paso de un gas a alta velocidad, como oxígeno o aire, a través de una boquilla, donde se forma un arco eléctrico bajo la antorcha que ioniza el gas, convirtiéndolo en un flujo de plasma conductor.
El chorro de plasma transfiere el calor y la electricidad al material de la pieza de trabajo, cortándolo mediante fusión y vaporización. Entre los materiales que se suelen cortar con máquinas de corte por plasma se incluyen el acero, el acero inoxidable, el aluminio, el latón y el cobre.
En una máquina de corte por plasma CNC, la antorcha de plasma es controlada por el sistema CNC según trayectorias de herramienta programadas. Esto permite un corte preciso, controlado por computadora, de formas complejas en 2D y 3D a partir de metal.
Las principales características de las máquinas CNC de corte por plasma incluyen la capacidad de cortar materiales en placas gruesas, una excelente calidad de corte con mínimas zonas afectadas por el calor y altas velocidades de corte. Son ideales para aplicaciones de fabricación, mantenimiento y reparación.
El sistema CNC proporciona cortes automatizados y repetibles, y permite el funcionamiento sin supervisión. El corte por plasma se utiliza ampliamente en industrias como la automotriz, la manufacturera, la naval y la de la construcción para el corte, biselado y ranurado de piezas y componentes metálicos.
8. Máquina CNC de descarga eléctrica
Una máquina CNC de descarga eléctrica, también conocida como EDM (mecanizado por descarga eléctrica) o máquina CNC de erosión por chispa, utiliza el proceso termoeléctrico de chispas eléctricas para cortar materiales conductores de electricidad.
Funciona mediante chispas eléctricas producidas por una diferencia de potencial entre dos electrodos (un electrodo de herramienta y el material de la pieza de trabajo) para desgastar pequeñas cantidades de material por fusión y vaporización. Se utiliza agua desionizada para eliminar los residuos.
En una máquina de electroerosión CNC, el electrodo de la herramienta se conecta al sistema CNC y se posiciona y controla con precisión según las trayectorias programadas. Esto permite mecanizar formas 3D complejas en metales y aleaciones duras que son difíciles de cortar con métodos tradicionales.
Algunas de las principales ventajas de las máquinas CNC de electroerosión incluyen la capacidad de mecanizar materiales muy duros, producir piezas con una precisión y acabados superficiales muy altos, y cortar cavidades y perfiles internos complejos.
Entre las aplicaciones más comunes se incluyen moldes, matrices, componentes aeroespaciales e implantes quirúrgicos, gracias a que el proceso es sin contacto y genera fuerzas mecánicas mínimas sobre la pieza. Las máquinas CNC de electroerosión son ideales para la producción en serie de piezas complejas.
9. Estos son los puntos clave sobre una máquina rectificadora CNC:
- - Una máquina rectificadora CNC utiliza una rueda abrasiva giratoria para cortar y dar forma a las piezas metálicas mediante el proceso mecánico de abrasión.
- La muela abrasiva, generalmente de diamante o CBN (nitruro de boro cúbico), elimina pequeñas virutas de metal al entrar en contacto con la pieza de trabajo. Se requiere un control preciso para lograr tolerancias estrictas.
- En una rectificadora CNC, la muela abrasiva y la pieza de trabajo se posicionan y mueven con precisión mediante el sistema CNC, siguiendo un código programado. Esto permite rectificar automáticamente perfiles 3D complejos.
- Las operaciones de rectificado más comunes incluyen el rectificado cilíndrico (superficies externas o internas), el rectificado de superficies (superficies planas), el rectificado sin centros y el rectificado de perfiles.
- Las piezas fabricadas con máquinas rectificadoras CNC requieren una precisión y un acabado superficial muy elevados. Suelen ser componentes mecánicos de precisión como árboles de levas, rodamientos de bolas y engranajes.
- - Entre las industrias que utilizan el rectificado CNC se incluyen la automotriz, la aeroespacial, la médica y la manufacturera en general, donde las tolerancias estrictas son fundamentales.
- - Entre las ventajas respecto al rectificado convencional se incluyen la precisión repetible, el control multieje y la capacidad de rectificar contornos y perfiles complejos sin supervisión.
En resumen, una máquina rectificadora CNC da forma con precisión a las piezas metálicas mediante el mecanizado automatizado con muelas abrasivas, controlado por un sistema de control numérico computarizado.
10. Estos son los puntos clave sobre una máquina CNC con cambio automático de herramientas:
- - Dispone de un cargador/carrusel de herramientas que aloja varias herramientas, como taladros, fresadoras, routers, etc., junto al área de trabajo de la máquina.
- - El cambiador automático de herramientas permite la sustitución rápida y automática de las herramientas según sea necesario durante el proceso de mecanizado CNC sin intervención manual.
- Esto mejora significativamente la productividad al minimizar el tiempo improductivo en comparación con los cambios manuales de herramientas. Se pueden mecanizar piezas complejas que requieren varias herramientas sin interrumpir el proceso.
- Las herramientas se recogen/intercambian robóticamente desde el almacén y se montan en el husillo mediante un brazo de cambio de herramientas automático controlado por CNC.
- - Aumenta la capacidad de la máquina para transportar herramientas, más allá de una sola, lo que permite mecanizar piezas más complejas sin necesidad de recargar las herramientas manualmente.
- - Las herramientas rotas o desgastadas se pueden reemplazar sobre la marcha sin detener toda la producción. Esto mejora la fiabilidad y el tiempo de actividad.
- - También es posible la calibración automática de la herramienta para garantizar la precisión geométrica después de cada cambio.
- - Impulsa el mecanizado CNC hacia una producción más eficiente, sin supervisión humana y con una mínima intervención humana.
En resumen, el cambio automático de herramientas mejora la flexibilidad y la productividad de las máquinas CNC.
Fecha de publicación: 8 de diciembre de 2023
