"El mecanizado CNC es más preciso que los métodos convencionales para crear componentes personalizados con mayor precisión dimensional y consistencia".
La mayoría de las industrias contemporáneas utilizan mecanizado cnc de alta precisión para fabricar piezas personalizadas que cumplan requisitos específicos. La precisión es necesaria para diferentes usos y es por eso que existe la necesidad de producir piezas que tengan pequeños límites de error.
El mecanizado de precisión CNC es un proceso de fabricación de piezas mediante programas controlados por ordenador. Implica diversos métodos y materiales, por lo que su comprensión debe ser lo más exhaustiva posible para lograr los mejores resultados en la ejecución de proyectos. Esta guía se centra en el proceso de mecanizado de precisión, los distintos tipos de máquinas herramienta utilizadas, sus ventajas y sus aplicaciones. Si necesita piezas mecanizadas de precisión Para obtener información útil de expertos, siga leyendo.
¿Qué es el mecanizado de precisión CNC?
Mecanizado CNC de precisión
Mecanizado de precisión CNC significa mecanizado de precisión con control numérico por computadora. El mecanizado de precisión es un proceso de cortar y dar forma a materiales para crear productos mediante la eliminación de material según las especificaciones de diseño de CAD o CAM. Este proceso se aplica en diversas ramas de la producción y se puede utilizar con varios tipos de materiales.
Proceso de mecanizado CNC
Antes incluso de idear cualquier producto, existe la formulación de un modelo 3D muy detallado utilizando CAD o CAM. Ayudan a guiar el proceso de mecanizado de precisión para replicar el producto. El mecanizado se utiliza para crear piezas para juguetes, equipos médicos, automóviles, naves espaciales y muchos otros productos.
El Proceso de mecanizado CNC incluye corte, fresado, torneado y mecanizado por descarga eléctrica, entre otros. Aunque el proceso está completamente automatizado, operadores capacitados monitorean el proceso para garantizar que los productos sean de buena calidad. CAD es el proceso de diseñar un producto, mientras que CAM es el proceso de utilizar el diseño para producir instrucciones de fabricación. Luego, estas instrucciones se convierten en un formato que un postprocesador pueda entender mediante una máquina CNC. Luego, los maquinistas utilizan estas instrucciones para cargar la máquina CNC y comenzar la producción.
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Tolerancias de mecanizado CNC de alta precisión
Las tolerancias son significativas en mecanizado cnc de alta precisión. Aunque las herramientas de mecanizado de precisión CNC son muy precisas en sus operaciones, no pueden ofrecer una coincidencia perfecta de las dimensiones reales del plano CAD. Aquí es donde entran en juego las tolerancias. La tolerancia se describe como la desviación aceptable del tamaño estándar establecido de una parte de la precisión dimensional. El grado de tolerancia está determinado por el número de decimales presentes en el valor de la tolerancia, lo que da la medida de la tolerancia.
Tipos de medidas de tolerancia
Hablemos de las formas de medición de tolerancia en precisión. Mecanizado CNC;
Medición de tolerancia unilateral: La tolerancia se permite sólo en un lado del valor nominal. Por ejemplo, si un eje va a tener un tamaño de 20 mm, lo máximo que puede reducir es para acomodar un rodamiento.
Tolerancias límite: El valor de tolerancia normalmente se proporciona con un intervalo. Por ejemplo, se requiere que un eje tenga un diámetro nominal de 15 mm y un límite de tolerancia de 15 + 0.05 mm y – 0.05 mm. 5 mm está en la categoría de tolerancia límite.
Tolerancias bilaterales: En cuanto a la desviación, la tolerancia bilateral es la variación del valor nominal y puede ser positiva o negativa y se mide en términos de valor +/-. Por ejemplo, una pieza con una medida de 25 mm y una tolerancia de +/- 0.05 mm puede tener una medida final comprendida entre 24.95 mm y 25.05 mm.
Se debe determinar adecuadamente la tolerancia a utilizar en cada pieza. No es necesario que todas las partes estén muy juntas, pero los elementos estructurales que están en contacto con otras partes deben estar lo más cerca posible entre sí para permanecer separados.
El tolerancia de mecanizado cnc Es crucial en el mecanizado de precisión porque ayuda a controlar los costos y reducir el tiempo necesario en el proceso de fabricación. Por lo tanto, no es una tarea sencilla alcanzar el nivel de tolerancia adecuado, ya que requiere habilidad y tiempo. Las tolerancias de las máquinas CNC convencionales suelen ser del orden de 0.005 pulgadas; sin embargo, algunas de las máquinas altamente desarrolladas pueden tener una precisión de 0.002 pulgadas. Por tanto, la aplicación de tolerancias permite fabricar piezas con la precisión requerida y las características funcionales necesarias.
Tipos de máquinas herramienta CNC de precisión
Se emplean varias formas en el mecanizado CNC de precisión para garantizar que se produzcan piezas de calidad. Cada una de las técnicas requiere el uso de equipos diferentes para que los resultados sean precisos. De los procesos, algunos pueden requerir el uso de una sola máquina CNC mientras que otros requieren el uso de varias máquinas para lograr los mejores resultados.
- Fresadoras CNC
Las fresadoras CNC son mecanizado cnc de lotes pequeños Procesos empleados para cortar o dar forma a materiales que no se mueven mediante el uso de un cortador giratorio. Se utilizan principalmente en la fabricación de piezas fresadas frontalmente y periféricas. Las características fresadas frontalmente son lisas y planas y otras cavidades pequeñas y estrechas y las características fresadas periféricas son profundas, como roscas y ranuras. Estas máquinas se utilizan en la producción de componentes cuadrados y rectangulares con características especiales.
- Los centros de torneado y máquinas de torno
girar es un micromecanizado Operación en la que el material se mantiene estacionario y las herramientas de corte se montan en un husillo que gira. Las herramientas de corte se mueven paralelas a la barra giratoria y eliminan el material hasta alcanzar el diámetro deseado y otras características. Los tornos CNC suizos son una subcategoría de tornos CNC que ofrecen más soporte a la pieza de trabajo y, por lo tanto, producen piezas con mayor precisión. Estas máquinas se utilizan para realizar dimensiones externas e internas, como orificios, orificios escariados, roscas y ranuras, por lo que son adecuadas para pernos, tornillos, ejes, etc.
- Taladradora CNC
Perforación de precisión CNC
Las taladradoras CNC implican el uso de un taladro giratorio para realizar agujeros circulares en el material. Estas máquinas emplean herramientas multipunto para reducir las posibilidades de contacto de las virutas en las piezas de trabajo para avanzar en el mecanizado de agujeros. Algunas de las brocas que se utilizan en el mecanizado de precisión CNC incluyen brocas de centrado para hacer orificios poco profundos, taladradoras para propósitos especiales, brocas de tornillo para orificios que no son perforados piloto, escariadores de mandril para aumentar el tamaño de los orificios y taladros de penetración para minimizando la formación de virutas.
- Máquinas de Descarga Eléctrica (EDM)
Mecanizado de precisión por electroerosión
La electroerosión es un proceso en el que el material se elimina mediante chispas eléctricas controladas por el operador. Otros términos relacionados son electroerosión, mecanizado por chispa, inmersión de matriz o quemado de alambre, y este proceso implica colocar la pieza de trabajo en contacto con un alambre de electrodo. La máquina expulsa electricidad y ésta a su vez genera calor que se utiliza para fundir el material. Un fluido electrolítico limpia el material fundido y le proporciona la forma deseada. La electroerosión es más efectiva para crear micro y pequeñas ranuras de orificios intrincados y características en ángulo en materiales difíciles.
- Máquinas de corte por plasma CNC
Corte por plasma CNC de precisión
Las máquinas de corte por plasma CNC emplean antorchas de plasma de alta potencia para cortar los materiales, y el funcionamiento de la antorcha está automatizado por una computadora. Es capaz de generar un plasma de temperaturas superiores a 50,000 F para sinterizar la pieza y realizar los cortes. Estas máquinas requieren materiales que tengan conductividad eléctrica como acero, aluminio, acero inoxidable, cobre y latón.
- Rectificadoras de precisión CNC
Rectificado de precisión CNC
En los casos en los que existe un requisito de acabado superficial, las máquinas rectificadoras de precisión como las máquinas rectificadoras de precisión CNC son útiles. Estas amoladoras son útiles para lograr altos niveles de precisión y una superficie lisa en el material que se está trabajando. En el pasado, los tornos y fresadoras CNC se usaban típicamente para crear superficies rugosas, mientras que las amoladoras de precisión se usaban para el acabado de las superficies. Esto garantiza que el producto final tenga la rugosidad superficial adecuada que se requiere para el producto.
Aplicaciones del mecanizado de precisión CNC
El corte de precisión se utiliza comúnmente en la fabricación, ya que es flexible, económico y eficiente en el tiempo. Esta tecnología encuentra aplicaciones en diversas industrias, incluidas Esta tecnología se aplica en varios campos y algunos de ellos son:
Industria médica:
El campo médico es un sector en expansión y siempre existe el desafío de desarrollar nuevos equipos y producir en grandes cantidades los existentes. El factor principal que se utiliza en la producción de productos como dispositivos ortopédicos, recintos seguros, implantes, máquinas de resonancia magnética e instrumentos de investigación es la alta precisión.
Industria automotriz:
Los fabricantes de automóviles siempre lo hacen e incorporan nuevas características en los últimos modelos de los automóviles que fabrican. Sin embargo, para que estas características se incorporen a la línea de fabricación, existe el desarrollo de prototipos de piezas mecanizadas CNC que se ajusten a los requisitos específicos. El mecanizado de precisión también fabrica piezas para otros medios de transporte, incluidos barcos y camiones de transporte.
Industria aeroespacial:
La industria aeroespacial es muy sensible con respecto a las piezas que se utilizan en ella, ya que un pequeño cambio puede causar mucho daño. El mecanizado es muy importante en el desarrollo de algunas de las piezas de los vehículos aeroespaciales, como los puertos del tren de aterrizaje, los casquillos, los colectores y los perfiles aerodinámicos.
Industria militar y de defensa
Como se ve que diferentes países están desarrollando nuevos tipos de municiones y sistemas de defensa, es necesario realizar dichos conceptos mediante el mecanizado CNC. Este proceso desarrolla componentes para aeronaves, transporte, comunicaciones y municiones.
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Beneficios únicos del mecanizado CNC de alta precisión
El uso de máquinas CNC de alta precisión en la fabricación ofrece numerosas ventajas: Se podrían otorgar los siguientes beneficios al uso de máquinas CNC de alta precisión en la fabricación:
Reducción de costes
El mecanizado CNC es relativamente más económico, especialmente cuando se trata de la producción de cantidades pequeñas a moderadas de piezas. Es más barato en las etapas iniciales que el moldeo por inyección porque este último implica el uso de moldes costosos.
Mayor velocidad de producción
Las máquinas CNC funcionan a un ritmo más rápido en comparación con el moldeo por inyección. El mecanizado CNC puede fabricar las piezas en semanas, mientras que el moldeo por inyección puede tardar meses en diseñar y desarrollar el molde.
Rendimiento y confiabilidad mejorados
Algunas áreas requieren ajustes muy ajustados que no se pueden lograr mediante los procesos habituales de eliminación de material. El mecanizado CNC es preciso y es fácil fabricar muchas piezas iguales a la vez, y todas serán igualmente buenas. Esta repetibilidad asegura que haya calidad en todas las piezas y esto es muy importante en industrias que exigen altos estándares.
Aplicaciones versátiles
Este tipo de mecanizado es bastante general y se puede aplicar a una gran variedad de materiales como metales y plásticos de nueva generación. Esta versatilidad ayuda a diversas industrias a brindar soluciones específicas al mercado. La otra ventaja para desarrollar una reputación positiva entre los clientes de las industrias automotriz, aeroespacial, marina y otras es la capacidad de garantizar el cumplimiento de las tolerancias con alta precisión.
Calidad de pieza uniforme
El mecanizado de precisión CNC es muy ventajoso porque la variación está presente en las operaciones manuales y se elimina. La aplicación de software mejorado por computadora y el bajo mantenimiento garantizan que incluso las piezas complicadas se produzcan con las especificaciones necesarias que satisfarán a los clientes.
Tipos de materiales utilizados en el mecanizado de precisión CNC
El mecanizado de precisión CNC también es flexible y rápido cuando se aplica a diversos materiales, aunque todos ellos se seleccionan en función del proyecto. Este proceso se puede aplicar a metales y plásticos con gran precisión y al mismo tiempo es rápido y versátil. He aquí un vistazo más de cerca a los materiales que se utilizan normalmente: Este es un vistazo breve a algunos de los materiales que se utilizan:
Metales
El mecanizado de precisión CNC se puede realizar sobre varios metales y estos se eligen en función de las características y usos. Los metales comunes incluyen:
- Aluminio: El aluminio es un material liviano con alta resistencia a la corrosión y se utiliza en la industria aeroespacial, automotriz y de bienes de consumo duraderos. Esto permite diseñar estructuras complejas e incluso complicadas.
- Acero: En la construcción se utiliza en la construcción de piezas estructurales mientras que en la fabricación de máquinas se utiliza por su dureza. Es versátil, se puede clasificar en varias clases y sus propiedades pueden modificarse mediante tratamiento térmico.
- Acero inoxidable: Este metal no se corroe fácilmente ni se mancha fácilmente, por lo que puede usarse en condiciones muy duras y en las industrias médica y alimentaria.
- Cobre: El cobre es un excelente conductor tanto del calor como de la electricidad, lo que hace que se utilice en aparatos eléctricos y sistemas de intercambio de calor. Tiene buena maquinabilidad, lo que facilita el desarrollo de patrones complejos.
- Latón: El latón tiene buena resistencia y apariencia y se utiliza para aplicaciones cosméticas y de carga, como válvulas, tuberías y piezas de automóviles.
- Bronce: Es muy duro y no se oxida; se utiliza en productos que se utilizarán en áreas de alta humedad como las zonas costeras y en piezas que se utilizarán bajo presión y estrés.
- Titanio: El titanio es un material muy útil porque es fuerte, ligero, resistente al calor y a la corrosión, por lo que se utiliza en aviación y medicina.
Plásticos
El mecanizado de precisión CNC también abarca otras formas de plásticos con características diferentes para el tipo en cuestión. Los plásticos clave incluyen:
- Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS): Este material se valora por su resistencia al impacto que lo hace adecuado para su uso en piezas sujetas a cargas mecánicas, como piezas de automóviles y artículos para el hogar.
- Policarbonato (PC): Es fuerte y tiene buena claridad, por lo que se utiliza cuando el material debe ser claro y resistente, como tapas protectoras y lentes ópticas.
- Poli(metacrilato de metilo) (PMMA): Dado que el PMMA es un material transparente, se utiliza como sustituto del vidrio, tiene buena transmisión de luz y resistencia a la intemperie, y se utiliza en industrias de letreros y exhibidores.
- Polioximetileno (POM): El POM también se llama acetal, este material tiene baja fricción y alta rigidez y se utiliza en engranajes y piezas mecánicas que requieren rigidez.
- Poliamida (PA): La poliamida también se llama nailon y se utiliza debido a su resistencia, flexibilidad, abrasión y resistencia química, por lo que se utiliza en engranajes, cojinetes y automóviles.
El tipo de material a utilizar depende de las características mecánicas necesarias, del entorno en el que se aplicará el producto y del coste del material.
Más información: Mecanizado de zinc: aleaciones, procesos y aplicaciones
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Conclusión: el valor del mecanizado de metales CNC de precisión
El mecanizado CNC con alta precisión es una técnica de fabricación de piezas con pequeñas tolerancias y los beneficios incluyen alta velocidad y bajo costo. Este proceso, especialmente el de la adopción de tornos automáticos de estilo suizo, se ha convertido en una característica estándar en los talleres mecánicos y de fabricación contemporáneos.
El mecanizado CNC de estilo suizo es muy rápido para cortar elementos como roscas, agujeros y escalones y es casi tan preciso como muchas de las nuevas tecnologías, como la impresión láser 3D. Este método no sólo satisface las exigencias dimensionales sino que comúnmente va más allá de ellas.
El mecanizado suizo puede completar el mecanizado de la pieza de trabajo con la precisión requerida en una sola pasada con la ayuda de las herramientas y técnicas mencionadas con la ayuda de CNC. Esta capacidad se puede gastar menos porque la automatización CNC es precisa y consistente y tomará menos tiempo en comparación con la forma manual.
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FAQ’s
P1. ¿Qué tan precisas pueden ser las máquinas CNC?
Las máquinas CNC son muy precisas y no es muy difícil conseguir precisiones muy pequeñas. Son ideales para fabricar piezas con formas complejas y niveles de tolerancia ajustados, por lo que son ideales para usos precisos.
P2. ¿Cuáles son los niveles aceptables de variación en el mecanizado CNC?
En general, la tolerancia en el mecanizado CNC suele ser del orden de ±0. 005 pulgadas (0, 127 mm). La precisión del mecanizado CNC es de hasta ±0. 0, 0002 pulgadas (0, 00508 milímetros) El espesor del vidrio es 0, XNUMX pulgadas (XNUMX, XNUMX milímetros).
P3. ¿Qué máquina CNC es la más precisa?
Las máquinas de 5 ejes se consideran las más precisas entre todas las máquinas CNC. Estas máquinas tienen tres movimientos rectos, concretamente los movimientos X, Y y Z, y dos movimientos giratorios, A y B, mediante los cuales las piezas pueden orientarse de casi cualquier forma y a gran velocidad y con un alto grado de precisión.
He estado investigando el mecanizado CNC para mi negocio y este artículo me brindó excelentes ideas. ¿Tiene algún consejo sobre cómo seleccionar los materiales adecuados para el mecanizado CNC, especialmente para proyectos que requieren alta durabilidad?
Hola Ethan! Gracias por tu comentario. El mecanizado CNC es generalmente más eficiente que el mecanizado tradicional, especialmente para piezas complejas que requieren alta precisión. Permite tiempos de producción más rápidos, reduce el error humano y puede producir resultados más consistentes.