¿Qué es la fabricación por Control Numérico por Computadora (CNC)
El mecanizado CNC es un método de fabricación en el que la producción se realiza mediante una serie de comandos escritos como instrucciones de código específicas. La fabricación CNC se basa en un proceso sustractivo, en el que el material se elimina durante el proceso de fabricación, a diferencia de la fabricación aditiva, en la que el material se añade de forma continua a la pieza.
Principio de funcionamiento de las máquinas CNC
La característica distintiva de las máquinas CNC modernas es que funcionan a partir de instrucciones CNC proporcionadas por el usuario en forma de archivos digitales, codificados con datos de mecanizado. La etapa inicial consiste en diseñar piezas mecanizables mediante software CAD. Tanto los procesos de CAD (Diseño Asistido por Computadora) como de CAM (Fabricación Asistida por Computadora) se realizan con programas como AutoCAD, SolidWorks, Fusion 360, etc., que permiten la preparación del modelo para la fabricación, así como la simulación y validación del mismo. De este modo se crea un programa CNC completo para el mecanizado y la fabricación de la geometría final de la pieza. Una parte fundamental del proceso CAM es evitar colisiones entre la pieza de trabajo y las herramientas, lo que requiere evaluaciones de simulación en tiempo real.
La siguiente etapa consiste en seleccionar los parámetros de mecanizado correctos, incluyendo la velocidad de corte, la velocidad de avance, etc. El conjunto completo de datos se convierte al lenguaje de programación de la máquina, conocido como código G.
Procesos de mecanizado CNC
Los procesos automatizados que forman parte integral del mecanizado CNC incluyen principalmente el fresado, el torneado, el taladrado, el rectificado y diversos procesos de posprocesado. Estos procesos se seleccionan en función de los requisitos del producto final.
Operación de fresado CNC
El fresado es una técnica de fabricación universal que proporciona alta precisión y tolerancias estrechas. Puede aplicarse a una amplia variedad de materiales. Un herramienta de corte rotativa se utiliza para eliminar material en forma de virutas cuando entra en contacto con la pieza de trabajo.
El fresado generalmente incluye fresado frontal, fresado de chaflán, fresado de caras, así como taladrado, mandrinado y roscado. Estos procesos permiten la fabricación de una amplia gama de geometrías complejas.
Operación de torneado CNC
El torneado es lo opuesto al fresado, ya que la herramienta de corte se mueve lateralmente mientras la pieza de trabajo gira. Las operaciones de torneado CNC se utilizan normalmente en la fabricación de ejes. La pieza giratoria se pone gradualmente en contacto con la herramienta en movimiento para eliminar material en forma de virutas. El torneado es aplicable tanto a superficies cilíndricas externas como internas.
Rectificado
El rectificado emplea muelas abrasivas rotativas para eliminar material con el objetivo de lograr un acabado superficial de alta calidad y una elevada precisión dimensional. Por ello, el rectificado se utiliza principalmente como operación de acabado después de las etapas de fresado y corte.
Posprocesado de piezas mecanizadas
Con el fin de optimizar las propiedades de los metales para una aplicación específica, se realizan tratamientos posteriores a las piezas mecanizadas tras el proceso de mecanizado CNC. Los tratamientos térmicos mejoran la microestructura interna, mientras que los tratamientos superficiales modifican la superficie del componente. Entre los tratamientos térmicos más comunes para componentes de acero se encuentra el recocido de alivio de tensiones para reducir las tensiones internas. En el caso de componentes de aluminio, el anodizado se utiliza con frecuencia para aumentar la dureza o mejorar la apariencia.
Mecanizado CNC y capacidad de producción
El mecanizado CNC puede utilizarse para una amplia gama de materiales, incluidos metales, plásticos, espumas, materiales compuestos y madera. Las geometrías simples se producen con máquinas de fresado de 3 ejes, mientras que las máquinas multieje, especialmente las fresadoras CNC de 5 ejes, se emplean para la fabricación de componentes con geometrías complejas. Las máquinas CNC de 3 ejes utilizan tres ejes de movimiento lineal, mientras que las de 5 ejes pueden rotar adicionalmente el cabezal de corte y/o la mesa de la máquina. Las máquinas CNC multieje aumentan la flexibilidad del proceso de fabricación, pero conllevan mayores costes.
Aunque el mecanizado CNC es un proceso rápido gracias a la automatización completa, el mecanizado manual sigue existiendo en el sector manufacturero, especialmente para pequeñas series y prototipado rápido (RP). No obstante, el mecanizado CNC domina gran parte del mercado de fabricación donde la precisión es esencial y forma parte integral de sectores industriales clave.
Tendencias en el mecanizado CNC: economía colaborativa y plataformas de fabricación
Como se desprende de los aspectos mencionados anteriormente, la fabricación CNC es una parte esencial de muchas industrias y se utiliza allí donde se requiere precisión. Especialmente para volúmenes pequeños y medianos, el mecanizado CNC resulta una solución adecuada.
Sin embargo, la fabricación CNC también está asociada a un alto nivel de complejidad. La planificación CAD/CAM es exigente, las máquinas de precisión multieje son costosas y requieren un mantenimiento regular. En los últimos años, la escasez de mano de obra cualificada se ha hecho cada vez más evidente.
