Uno de los métodos de producción más cruciales para producir piezas de metal y plástico es el mecanizado CNC. Los fundamentos del mecanizado CNC se tratan en este artículo, junto con algunos de sus beneficios y desventajas.
¿Qué es el mecanizado?
En su definición más amplia, el mecanizado se refiere a cualquier procedimiento de producción que implique cortar material de un bloque sólido. Ya que el material se elimina en lugar de agregarse, el mecanizado se denomina proceso de fabricación "sustractivo". (Los métodos que introducen materiales se denominan procesos de "fabricación aditiva", como la impresión 3D).
Se puede utilizar metal, plástico u otro material durante el proceso de mecanizado, y la maquinaria y las herramientas pueden tener diferentes configuraciones. Para eliminar material de un bloque, existen varias técnicas, que incluyen taladrado, torneado y fresado (a menudo llamado "pieza de trabajo").
Desde el siglo XIX, esta definición de mecanizado ha estado en uso. Incluso si las formas de controlar los instrumentos de corte han cambiado mucho, todavía es relevante hoy en día.
Que esCNC?
El movimiento controlado de la herramienta de corte es una necesidad para todas las operaciones de mecanizado. Pero la distinción principal entre las tecnologías modernas y más sofisticadas y las técnicas de mecanizado convencionales es el método de control.
Todas las cuchillas en los primeros días del mecanizado se operaban a mano en alguna parte. Usando palancas o ruedas, los maquinistas ajustan manualmente sus molinos y tornos para apuntar el borde afilado de la herramienta de corte al área adecuada de la pieza de trabajo. Este método de maquinado de materiales con extrema precisión por parte de maquinistas calificados todavía se usa ampliamente en la actualidad. Para aumentar la precisión y la repetibilidad, también puede emplear trazadores y patrones.
Sin embargo, ahora existen alternativas al mecanizado manual, siendo el mecanizado CNC, también conocido como mecanizado de control numérico por computadora, el más importante de ellos. El mecanizado CNC se desarrolló por primera vez en las décadas de 1940 y 1950.
En el mecanizado CNC, las herramientas de corte de la máquina son controladas por una computadora. Las instrucciones digitales dirigen la máquina a las coordenadas exactas que le permiten funcionar de forma independiente en lugar de requerir que un maquinista humano mueva la herramienta de corte a varios lugares de la pieza de trabajo.
¿Cómo funciona el proceso de mecanizado CNC?
Se produce un diseño 3D computarizado del componente utilizando software de diseño asistido por computadora (CAD) antes de que pueda comenzar la fabricación CNC. Los ingenieros pueden producir representaciones visuales de piezas usando software CAD. Las formas 3D se pueden modificar según sea necesario en la pantalla, y el programa ocasionalmente realiza simulaciones para determinar qué tan bien diseñados funcionarían los productos en la práctica.
Una vez que se termina un diseño CAD, se transforma en "código G", que es efectivamente un conjunto de instrucciones para una máquina CNC, utilizando software de fabricación asistida por computadora (CAM). La máquina en sí no puede comprender formas tridimensionales (3D) de la misma manera que una persona, pero puede comprender un conjunto de instrucciones sencillas que, cuando se llevan a cabo, eventualmente darán como resultado el desarrollo de una forma 3D.
El código G da instrucciones sobre cuándo, dónde y con qué rapidez deben funcionar los motores de las máquinas. Estos motores dirigen la máquina para que pueda eliminar material de las porciones adecuadas según lo indica el código G. artefacto.
El resultado será una pieza completa que coincida con el diseño original creado en el programa CAD si se han seguido todas las instrucciones. Luego, el componente puede mejorarse, usarse para la función prevista o fabricarse repetidamente.
Ingeniero crea componente con software CAD G-code se utiliza para transformar el diseño. El código G especifica la herramienta La herramienta elimina el material de la pieza de trabajo > El trabajo se completa en parte.
Ventajas del mecanizado CNC
El mecanizado CNC es un proceso de fabricación muy utilizado para prototipos y piezas de producción. Esto se debe a varios factores, incluidos el costo, el tiempo y la ventaja mecánica específica de la pieza mecanizada.
Presección
Debido a que las máquinas CNC siguen instrucciones de computadora, son extremadamente precisas, más precisas incluso que el ingeniero humano más hábil. La mayoría de las máquinas CNC tienen una precisión de alrededor de 0.02 mm, lo que significa que las piezas complejas se pueden fabricar con tolerancias muy estrictas.
La eliminación de errores es una prioridad principal para los fabricantes, y las máquinas CNC reducen en gran medida la posibilidad de errores.
Repetibilidad
Una de las mejores cosas de hacer piezas a partir de instrucciones de computadora es que esas instrucciones se pueden repetir sin cambiar nada. Siempre que el equipo en sí esté bien mantenido, una máquina CNC puede replicar las mismas piezas una y otra vez.
Es mucho más difícil hacerlo con técnicas manuales: incluso los mejores mecánicos luchan por crear una réplica perfecta cada vez.
Escalabilidad
La repetibilidad también tiene efectos beneficiosos para aumentar la producción. Debido a que las operaciones de mecanizado se pueden repetir varias veces (y en varias máquinas si es necesario), las empresas pueden convertir rápidamente un único prototipo en cien mil piezas idénticas.
Los fabricantes pueden replicar piezas mecanizadas indefinidamente siempre que los archivos digitales permanezcan seguros.
Lbajo costo de mano de obra
Aunque existen consideraciones éticas para todo trabajo automatizado, el uso de máquinas CNC puede reducir los costos de producción en comparación con el mecanizado tradicional. Una vez que se crea el código G y se envía a la máquina, se puede dejar desatendido.
Por supuesto, reducir el trabajo de procesamiento no necesariamente conduce a un exceso de trabajo. En su lugar, estos maquinistas pueden optar por centrarse en dar a la pieza un acabado superior una vez que sale de la máquina CNC.
Versatilidad
Las máquinas CNC son capaces de manejar una amplia variedad de materiales y pueden crear una gama de formas complejas. Como tales, se utilizan en una amplia variedad de componentes diferentes, desde piezas de automóviles hasta recipientes para alimentos.
Eresistencia
La mayoría de las máquinas CNC pueden funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana con un mantenimiento relativamente simple. Mientras las herramientas de corte se mantengan y reemplacen cuando sea necesario, las máquinas CNC pueden exhibir una resistencia impresionante, lo que permite una producción rápida de alto volumen.
Desventajas del mecanizado CNC
Aunque el mecanizado CNC se utiliza para una amplia variedad de aplicaciones, no es adecuado para todos los trabajos de fabricación. Sus restricciones van desde restricciones geométricas hasta factores de costo.
Cost
Las máquinas CNC son equipos mucho más caros que las máquinas manuales, y esto se refleja en el precio de las piezas mecanizadas por CNC. Sin embargo, a medida que el CNC se generalice, esta diferencia de precio será menor.
El factor costo también depende en gran medida del volumen. Para piezas únicas, la impresión 3D puede ser una alternativa más económica al mecanizado CNC; para cientos de miles de piezas, un proceso de fabricación a gran escala como el moldeo por inyección puede ser más rentable.
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