El mecanizado CNC es un proceso de fabricación en el que un software preprogramado dicta el movimiento de las herramientas y la maquinaria de la fábrica. Este proceso permite controlar una amplia gama de maquinaria compleja, desde rectificadoras y tornos hasta fresadoras y fresadoras. Con el mecanizado CNC, se pueden realizar tareas de corte tridimensional con un solo conjunto de instrucciones.
Abreviatura de "control numérico computarizado", el proceso CNC contrasta, y por lo tanto supera, las limitaciones del control manual, donde se requieren operadores para activar y guiar las órdenes de las herramientas de mecanizado mediante palancas, botones y ruedas. Para el observador, un sistema CNC podría parecerse a un conjunto normal de componentes informáticos, pero los programas y consolas de software empleados en el mecanizado CNC lo distinguen de todas las demás formas de computación.
¿Cómo funciona el mecanizado CNC?
Cuando se activa un sistema CNC, los cortes deseados se programan en el software y se dictan a las herramientas y maquinaria correspondientes, que llevan a cabo las tareas dimensionales según lo especificado, de forma muy similar a un robot.
En la programación CNC, el generador de código dentro del sistema numérico suele asumir que los mecanismos funcionan sin fallos, a pesar de la posibilidad de errores, la cual es mayor cuando una máquina CNC se dirige a cortar en más de una dirección simultáneamente. La ubicación de una herramienta en un sistema de control numérico se define mediante una serie de entradas conocidas como programa de pieza.
En una máquina de control numérico, los programas se introducen mediante tarjetas perforadas. En cambio, los programas de las máquinas CNC se introducen en las computadoras mediante pequeños teclados. La programación CNC se almacena en la memoria de la computadora. El código es escrito y editado por los programadores. Por lo tanto, los sistemas CNC ofrecen una capacidad computacional mucho mayor. Lo mejor de todo es que los sistemas CNC no son estáticos, ya que se pueden añadir nuevas indicaciones a los programas preexistentes mediante código revisado.
PROGRAMACIÓN DE MÁQUINAS CNC
En el CNC, las máquinas se operan mediante control numérico, donde un programa de software se encarga de controlar un objeto. El lenguaje del mecanizado CNC se conoce también como código G y está escrito para controlar los diversos comportamientos de la máquina correspondiente, como la velocidad, el avance y la coordinación.
Básicamente, el mecanizado CNC permite preprogramar la velocidad y la posición de las funciones de la máquina herramienta y ejecutarlas mediante software en ciclos repetitivos y predecibles, con mínima intervención humana. Gracias a estas capacidades, el proceso se ha adoptado en todos los ámbitos del sector manufacturero y es especialmente vital en la producción de metal y plástico.
Para empezar, se crea un dibujo CAD 2D o 3D, que luego se traduce a código informático para que el sistema CNC lo ejecute. Tras introducir el programa, el operador lo prueba para garantizar que no haya errores en la codificación.
Sistemas de mecanizado de bucle abierto/cerrado
El control de posición se determina mediante un sistema de lazo abierto o cerrado. En el primero, la señalización se transmite en una sola dirección entre el controlador y el motor. En un sistema de lazo cerrado, el controlador puede recibir retroalimentación, lo que permite la corrección de errores. Por lo tanto, un sistema de lazo cerrado puede corregir irregularidades en la velocidad y la posición.
En el mecanizado CNC, el movimiento suele dirigirse a través de los ejes X e Y. La herramienta, a su vez, se posiciona y guía mediante motores paso a paso o servomotores, que replican los movimientos exactos determinados por el código G. Si la fuerza y la velocidad son mínimas, el proceso puede ejecutarse mediante control de lazo abierto. Para todos los demás procesos, el control de lazo cerrado es necesario para garantizar la velocidad, la consistencia y la precisión requeridas para aplicaciones industriales, como la metalistería.
El mecanizado CNC está totalmente automatizado
En los protocolos CNC actuales, la producción de piezas mediante software preprogramado está mayoritariamente automatizada. Las dimensiones de una pieza se definen mediante software de diseño asistido por computadora (CAD) y luego se convierten en un producto final mediante software de fabricación asistida por computadora (CAM).
Cualquier pieza de trabajo puede requerir diversas máquinas herramienta, como taladros y cortadores. Para satisfacer estas necesidades, muchas de las máquinas actuales combinan diversas funciones en una sola celda. Alternativamente, una instalación puede constar de varias máquinas y un conjunto de manos robóticas que transfieren piezas de una aplicación a otra, pero todo controlado por el mismo programa. Independientemente de la configuración, el proceso CNC permite una consistencia en la producción de piezas que sería difícil, si no imposible, replicar manualmente.
LOS DIFERENTES TIPOS DE MÁQUINAS CNC
Las primeras máquinas de control numérico datan de la década de 1940, cuando se emplearon motores para controlar el movimiento de herramientas preexistentes. Con el avance de la tecnología, los mecanismos se perfeccionaron con computadoras analógicas y, finalmente, con computadoras digitales, lo que condujo al auge del mecanizado CNC.
La gran mayoría de los arsenales CNC actuales son completamente electrónicos. Algunos de los procesos más comunes operados por CNC incluyen la soldadura ultrasónica, el punzonado y el corte por láser. Las máquinas más utilizadas en sistemas CNC son las siguientes:
Fresadoras CNC
Las fresadoras CNC pueden ejecutar programas compuestos por indicaciones numéricas y alfabéticas que guían las piezas a distintas distancias. La programación de una fresadora puede basarse en código G o en un lenguaje específico desarrollado por el equipo de fabricación. Las fresadoras básicas constan de un sistema de tres ejes (X, Y y Z), aunque la mayoría de las fresadoras más modernas pueden incorporar tres ejes adicionales.
Tornos
En los tornos, las piezas se cortan circularmente con herramientas indexables. Con la tecnología CNC, los cortes que emplean los tornos se realizan con precisión y alta velocidad. Los tornos CNC se utilizan para producir diseños complejos que no serían posibles en las versiones manuales de la máquina. En general, las funciones de control de las fresadoras y los tornos operados por CNC son similares. Al igual que en el caso de las primeras, los tornos pueden controlarse mediante código G o código propietario único. Sin embargo, la mayoría de los tornos CNC constan de dos ejes: X y Z.
Cortadores de plasma
En una cortadora de plasma, el material se corta con un soplete de plasma. El proceso se aplica principalmente a materiales metálicos, pero también puede emplearse en otras superficies. Para lograr la velocidad y el calor necesarios para cortar metal, el plasma se genera mediante una combinación de aire comprimido y arcos eléctricos.
Máquinas de descarga eléctrica
El mecanizado por electroerosión (EDM), también conocido como electroerosión por penetración y electroerosión, es un proceso que moldea piezas de trabajo en formas específicas mediante chispas eléctricas. Con la electroerosión, se producen descargas de corriente entre dos electrodos, lo que elimina secciones de una pieza de trabajo determinada.
Al reducirse el espacio entre los electrodos, el campo eléctrico se vuelve más intenso y, por lo tanto, más fuerte que el dieléctrico. Esto permite el paso de una corriente entre ambos electrodos. En consecuencia, cada electrodo elimina porciones de la pieza de trabajo. Los subtipos de electroerosión incluyen:
● Electroerosión por hilo, en la que se utiliza la erosión por chispa para eliminar partes de un material conductor electrónico.
● Electroerosión por penetración, en la que un electrodo y una pieza de trabajo se sumergen en un fluido dieléctrico con el fin de formar la pieza.
En un proceso conocido como lavado, los residuos de cada pieza de trabajo terminada son arrastrados por un dieléctrico líquido, que aparece una vez que se detiene la corriente entre los dos electrodos y tiene como objetivo eliminar cualquier carga eléctrica adicional.
Cortadoras por chorro de agua
En el mecanizado CNC, los chorros de agua son herramientas que cortan materiales duros, como granito y metal, mediante aplicaciones de agua a alta presión. En algunos casos, el agua se mezcla con arena u otra sustancia abrasiva fuerte. Las piezas de maquinaria de fábrica suelen moldearse mediante este proceso.
Los chorros de agua se emplean como una alternativa más fría para materiales que no soportan los procesos de alta intensidad térmica de otras máquinas CNC. Por ello, se emplean en diversos sectores, como la industria aeroespacial y la minería, donde el proceso es eficaz para tallar y cortar, entre otras funciones. Las cortadoras por chorro de agua también se utilizan para aplicaciones que requieren cortes muy complejos, ya que la ausencia de calor impide cualquier alteración en las propiedades intrínsecas del material que pueda producirse durante el corte metal con metal.
LOS DIFERENTES TIPOS DE MÁQUINAS CNC
Como lo demuestran numerosas demostraciones en video de máquinas CNC, el sistema se utiliza para realizar cortes de gran detalle en piezas metálicas para productos de hardware industrial. Además de las máquinas mencionadas, otras herramientas y componentes utilizados en los sistemas CNC incluyen:
● Máquinas de bordar
● Fresadoras de madera
● Perforadoras de torreta
● Máquinas dobladoras de alambre
● Cortadores de espuma
● Cortadoras láser
● Rectificadoras cilíndricas
● Impresoras 3D
● Cortadores de vidrio
Cuando se requieren cortes complejos a distintos niveles y ángulos en una pieza, todo se puede realizar en minutos en una máquina CNC. Siempre que la máquina esté programada con el código correcto, sus funciones ejecutarán los pasos según lo indicado por el software. Si todo está codificado según el diseño, se obtendrá un producto con gran detalle y valor tecnológico una vez finalizado el proceso.
Hora de publicación: 31 de marzo de 2021
