Desmitificación del fresado CNC: ¿Qué es el fresado CNC?

Entender lo básico: Qué es el fresado CNC y cómo funciona

El fresado CNC, o fresado por Control Numérico Computarizado, es una técnica de producción que emplea el uso de una fresadora con un movimiento establecido según un programa predeterminado. Por tanto, ¿qué es realmente el fresado CNC? En esencia, es un proceso de corte que utiliza cuchillas rotativas para eliminar el material sobrante de un bloque fijo y darle la forma deseada.. En comparación con otros tipos de fresado más comunes, el fresado CNC no requiere un operador físico ya que las instrucciones para el dispositivo de fresado se introducen digitalmente en un panel de control y permiten fabricar componentes intrincados sin necesidad de que intervenga el operario.

La implantación habitual de centros de fresado CNC suele tener su origen en una predicción del producto final representado en un modelo CAD. Este modelo se incorpora a un software CAM que proporciona los códigos de diseño y los comandos sincronizados. Este código se utiliza para cargar el programa de la máquina donde controla la fresa a las trayectorias preferidas. Los tipos de fresadoras CNC son muy variados, por lo que las diferentes fresadoras CNC tienen diferentes capacidades para cortar piezas complejas y con diferente precisión. Por lo tanto, se suele considerar tanto prototipado rápido y la producción en masa mediante fresado CNC.

En el fresado CNC, materiales mecanizados como la fresa y la fresa cortan y dan forma a un bloque de material que puede ser metal, plástico o cualquier otro tipo de material. Este proceso de fabricación se clasifica como sustractivo porque implica recorte de material y es muy preciso, con una amplia gama de aplicaciones que van desde la industria aeroespacial hasta los dispositivos médicos.

Explicación de los componentes clave de las fresadoras CNC

Las fresadoras CNC se basan en principios de mecanizado multidimensional y pueden producir formas complejas y precisas. En la siguiente tabla se resumen las principales piezas de las fresadoras con sus funciones.

Estas características hacen que las fresadoras CNC puedan ejecutar cortes intrincados y detallados sin requerir demasiada intervención humana, a diferencia de sus homólogas de torneado mecánico. Cada segmento de la maquinaria está diseñado para soportar su carga y rotar con otros componentes de la máquina para producir cortes tonales con un nivel de precisión inmenso.

Tipos de fresadoras CNC: Variantes de 3, 4 y 5 ejes

Al hablar de los tipos de fresadoras CNC, el número de ejes adquiere una preponderancia significativa. Cada uno de esos "ejes" es una dirección en la que se puede realizar el movimiento, ya sea el giro de la herramienta de corte o el de la pieza. Examinemos ahora las variedades más populares:

• 3-EjeCNC Máquinas: La fresadora de 3 ejes es la más básica entre las variantes, ya que trabaja en las direcciones X, Y y Z. Se aplica sobre todo durante el fresado plano, en el que la pieza se fija mientras la herramienta la corta. Ideal para superficies planas, es la más adecuada para hacer bultos y mecanizados generales sencillos.
• 4-EjeCNC Máquinas: Una rotación de la extensión del eje X permite que la máquina de 4 ejes pueda girar con mayor libertad y permite realizar y trabajar diseños aún más complejos. Los tipos de fresado CNC de este nivel pueden realizar cortes en ángulo y trabajos bastante detallados en diseños que implican cortes en la superficie curva del objeto.
• 5-EjeCNC Máquinas: La fresadora de 5 ejes es la más sofisticada porque incorpora rotación tanto en el eje X como en el Y. Esta configuración permite básicamente el mecanizado en múltiples ángulos sin necesidad de reposicionar la pieza, lo que la hace útil en áreas como la industria aeroespacial y médica que requieren una producción de alta calidad.

Las distintas fresadoras CNC son apropiadas para diferentes tipos de operaciones, que pueden ir desde el simple contorneado hasta el fresado angular de aleaciones duras y sustancias más sofisticadas.

Proceso de fresado CNC paso a paso: Del modelo CAD al producto final

Conocer todo el proceso de fresado CNC es ventajoso, sobre todo para comprender cómo se obtienen las piezas acabadas a partir de materias primas en bruto. A continuación se muestra un esquema de funcionamiento tridimensional para crear un modelo digital hasta un producto acabado y evaluado.

1. Crear un modelo CAD

La primera etapa en el procedimiento de fresado CNC implica un modelo CAD de la pieza con las dimensiones. Este modelo muestra los ángulos de la fotografía, las dimensiones y los detalles geométricos específicos a la base de la plantilla de diseño.

2. Convertir a CAM y generar código CNC

Los modelos CAD, una vez terminados, se exportan a un software CAM en el que se convierten en códigos CNC, como el lenguaje de código G, que indica a la máquina exactamente lo que debe hacer. Este código define cada movimiento, rotación y corte que realizará la atractiva máquina CNC.

3. Cargar programa en la máquina CNC

A continuación, el programa completo se transfiere a la unidad de control de la máquina CNC, que está lista para ejecutarse según las instrucciones introducidas en el software CAM.

4. Preparación de herramientas y piezas de trabajo

Una herramienta de corte Sic se atornilla al husillo y la pieza maciza se sujeta a la mesa vertical de la máquina CNC. Este detalle favorece la precisión del fresado.

5. Ajustar los parámetros de la máquina

Previamente, teniendo en cuenta las características del material y los fines del diseño, se eligen y configuran parámetros como la velocidad del husillo, el avance y la profundidad de corte. Estos parámetros contribuyen significativamente a la precisión y la calidad del trabajo.

6. Iniciar el proceso de mecanizado.

La máquina de corte CNC inicia ahora el proceso de corte. La herramienta programada penetra en la superficie de la pieza y se desplaza por ella siguiendo las trayectorias de trabajo programadas. Se van eliminando porciones paso a paso hasta conseguir la forma deseada de la pieza.

7. Inspecciones y cambios posteriores.

El operario observa el proceso para lograr calidad y precisión. Si estas etapas se desvían de las normas exigidas, se realizan pequeños ajustes.

8. Examen del producto acabado

Tras el mecanizado, la pieza se limpia y se inspecciona visual y dimensionalmente en detalle. Si hay imperfecciones o asperezas, se realizan procesos de acabado para adaptarla a los requisitos industriales.

El proceso de mecanizado CNC consta de varias fases, desde la creación de modelos de software CAD hasta la inspección final del modelo CAD Gerber, pasando por la preparación de un archivo CAD para el mecanizado CNC por ejes. Todas las operaciones se realizan de forma fiable y eficaz para que el producto final tenga la calidad y los requisitos exactos. Hoy en día, debido a la naturaleza del entorno de fabricación, este proceso completo se encuentra en industrias de producción de piezas que requieren estructuras muy complejas y precisión, como la aeroespacial, la médica y la de automoción.

Materiales utilizados en el fresado CNC: Metales, plásticos y más

El mecanizado por fresado CNC es eficaz y preciso, con capacidad para trabajar en una gran variedad de materiales, desde metales como aluminio, acero y titanio hasta materiales no metálicos como plásticos y acrílico. Las aplicaciones industriales suelen utilizar metales duros, pero para prototipos o piezas que no requieren resistencia, los materiales más duros se sustituyen por otros más blandos.

En el caso de dispositivos médicos o prototipos aeroespaciales, la selección del material es muy importante. Aquí se recomienda el acero inoxidable y el titanio porque son muy resistentes y se adaptan a piezas complejas. Por otro lado, las aplicaciones ligeras o rentables tienden a utilizar plásticos.

El ciclo de mecanizado también depende del material concreto que se esté mecanizando. Más concretamente, para curvar materiales duros, se necesita baja velocidad junto con herramientas de corte resistentes, incluidas fresas de alta precisión.

Ventajas y limitaciones del fresado CNC para la fabricación

Teniendo en cuenta la precisión y eficacia del fresado CNC, se convierte en un proceso fundamental para los sectores que necesitan piezas fabricadas según especificaciones detalladas. Como toda tecnología, también tiene ventajas e inconvenientes comparativos.

Ventajas del fresado CNC

• Precisión y Coherencia: Las fresadoras CNC son capaces de alcanzar tolerancias cercanas a cero, algo importante en industrias como la aeroespacial y la médica.
• Automatización e intervención mínima: Las máquinas CNC, una vez programadas, funcionan de forma independiente, lo que garantiza un juego fluido durante el trabajo.
• Diseño de alta complejidad: Las formas complejas en 3D pueden mecanizarse fácilmente con máquinas CNC multieje, ideales para fabricar piezas únicas y prototipos.
• Variedad de materiales: Con el fresado CNC se pueden fresar materiales que van desde los metales hasta los plásticos, lo que aporta versatilidad a las distintas aplicaciones.

Inconvenientes del fresado CNC

• Costes de instalación elevados: El coste de la maquinaria avanzada y de las herramientas de diseño exclusivo encarece el coste al principio, lo que lo hace menos favorable en pequeñas instalaciones.
• No destinado a la producción por lotes: En comparación con otros procesos como el moldeo por inyección, el fresado CNC es más lento y tiene un coste por pieza más elevado para grandes volúmenes.
• Desperdicio de material: El fresado CNC es un proceso sustractivo que desperdicia más materiales, sobre todo materiales caros.
• Requiere habilidades: Se necesita personal cualificado para la programación y la instalación, lo que puede aumentar aún más los costes operativos.

Conclusión

Aunque es más útil para series de producción de volumen bajo a medio de componentes pequeños que requieren tolerancias de alta precisión, los costes de mantenimiento y de preparación pueden ser potencialmente elevados. La decisión de utilizar o no fresadoras CNC depende de los requisitos del trabajo en cuestión, en el que hay que comparar costes y precisiones.

Aplicaciones del fresado CNC en diversas industrias

La práctica del fresado CNC es beneficiosa en múltiples sectores e industrias; en la industria aeroespacial, por ejemplo, se aprende a fabricar piezas de alta tolerancia con formas geométricas irregulares. El campo de la medicina utiliza el fresado CNC para fabricar diversos componentes de dispositivos médicos que cumplen escrupulosos requisitos de calidad, mientras que las industrias de fabricación de automóviles lo utilizan para producir diversas piezas que van desde componentes de motores hasta superficies planas.

Debido a esta diversidad de usos, el fresado CNC puede considerarse una de las tecnologías de fabricación más importantes del mundo. Implantación para la creación de prototipos, así como para la producción en serie o el utillaje especializadoEl fresado CNC permite a los fabricantes fabricar componentes de alta precisión y calidad estable con capacidad para satisfacer los distintos requisitos de la industria moderna. Para alcanzar un nivel tan alto, el dominio de las técnicas matizadas de fresado y torneado cnc es absolutamente esencial.

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