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Visión general de la tecnología de torneado CNC

En este artículo ofreceremos una visión general de la tecnología de torneado CNC, sus aplicaciones en sectores como el aeroespacial y el de automoción, y su importancia en la ingeniería de precisión.

En esta guía detallada sobre el torneado CNC, analizaremos en profundidad el proceso de fabricación por torneado. Cubriremos los aspectos básicos del torneado CNC y algunos procesos de torneado comunes. Después de leer este artículo, debería haber adquirido una comprensión básica de cómo funciona el torneado CNC y qué ventajas ofrece.

¿Qué es el torneado CNC?

El torneado CNC es un proceso de mecanizado sustractivo en el que una herramienta de corte elimina material de una pieza giratoria. La herramienta de corte suele estar montada en una torreta controlada por ordenador, y la pieza de trabajo está montada en un mandril o placa frontal. A medida que la herramienta automatizada se desplaza por la superficie de la pieza, elimina material para crear la forma deseada.

El torneado CNC puede crear una gran variedad de formas cilíndricas, cónicas y helicoidales. Es un proceso de mecanizado extremadamente versátil que puede utilizarse para muchas aplicaciones.

Piezas de torneado CNC

Familiarizarse con las piezas de un torno CNC es esencial para comprender el proceso de torneado CNC. Las piezas torneadas varían según el fabricante, el tipo y la capacidad. Es importante tener en cuenta que todos los tornos CNC tienen varias partes comunes:

  • Unidad de control: El controlador es el cerebro de la operación, recibe las entradas del operador y las traduce en acciones
  • Husillo: Es la parte de la máquina que sujeta y hace girar la pieza de trabajo
  • Torreta: La torreta es una plataforma que sostiene e intercambia las herramientas de corte
  • Portaherramientas: Los portaherramientas son dispositivos ajustables que sujetan las herramientas de corte en la torreta
  • Herramienta de corte: Las herramientas de corte se utilizan para eliminar material de la pieza a fabricar
Torneado CNC moderno
Torno CNC moderno

¿Cómo funciona un torno CNC?

Los tornos se manejaban manualmente hasta que se introdujo el control numérico por ordenador (CNC). Esto generaba muchas posibilidades de error. Al igual que un pintor ve el resultado final en su cabeza antes de empezar a trabajar, el maquinista tenía una imagen visual de lo que quería crear.

Sin embargo, cuando se introdujo el control numérico por ordenador (CNC), el torneado se convirtió de repente en un proceso de varios pasos muy preciso y exacto. La creación de una pieza con un torno CNC consta de varios pasos:

  • En primer lugar, se diseña el modelo CAD (diseño asistido por ordenador) del producto. Para ello, se pueden utilizar varios programas de diseño asistido por ordenador (CAD). En el diseño debe especificarse cada componente del producto final.
  • Los tornos CNC no reconocen el formato de los archivos CAD. En su lugar, siguen un conjunto de instrucciones digitales llamadas G-Code que les indica dónde ir y qué hacer en el espacio tridimensional. Por este motivo, es esencial transformar los archivos CAD en G-Code. El software para la fabricación asistida por ordenador (CAM) es útil en este contexto. Una vez completado el modelo CAD, el diseñador lo envía a un programa CAM, que interpreta los datos y genera el G-Code adecuado para la fabricación.
  • El siguiente paso es configurar la máquina. El operario debe preparar el torno CNC montando la pieza, sujetando la herramienta de corte adecuada a la torreta y llenando el almacén correspondiente con líquido de corte antes de poder ejecutar el programa CNC.
  • Una vez configurada la máquina, el operario empezará a tornear utilizando el panel de control de la máquina. El proceso de torneado comienza cuando la máquina desplaza la herramienta de corte por la superficie de la pieza que gira.

Configuración de la máquina de torneado CNC

Los parámetros del proceso de torneado CNC dependen de varios factores. Entre ellos, el material de la pieza y la herramienta, el tamaño de la herramienta, las especificaciones de acabado, etc.

Velocidad del cabezal

La unidad son las revoluciones por minuto, que indican la velocidad de rotación del husillo y de la pieza. La velocidad del husillo es directamente proporcional a la velocidad de corte, que también tiene en cuenta el diámetro. Si el diámetro varía drásticamente, la velocidad de giro de la herramienta debe ajustarse para mantener constante la velocidad de corte.

Avance

El avance indica la distancia que recorre la herramienta de corte en cada vuelta de la pieza. El avance debe controlarse cuidadosamente para producir un acabado de alta calidad y evitar dañar la pieza o la herramienta. Un avance demasiado alto hará que la herramienta salte o vibre, mientras que un avance demasiado bajo provocará un acabado deficiente.

Ilustración de la velocidad de avance
Ilustración de la velocidad de avance (Fuente: Toolnotes.com)

Diámetro de la pieza de trabajo

El diámetro de pieza es un parámetro importante del torneado CNC que dicta el tamaño de la pieza que se puede mecanizar. El diámetro de la pieza también es responsable de la rigidez de la herramienta y de las fuerzas de corte.

Profundidad de corte

En el torneado CNC, la profundidad de corte (DOC) es uno de los parámetros más importantes, ya que determina la cantidad de material que puede eliminarse en una sola pasada. Una DOC demasiado pequeña provocará un tiempo de mecanizado prolongado, mientras que una DOC demasiado grande puede causar la rotura de la herramienta. La profundidad de corte ideal depende de varios factores, como el material mecanizado, la herramienta utilizada y la velocidad del husillo.

Ilustración de la profundidad de corte
Ilustración de la profundidad de corte (Fuente: Toolnotes.com)

Tipos de proceso de torneado CNC

Un torno CNC puede realizar varios procesos de torneado, en función de la herramienta de corte y del diseño de la máquina. Entre los cuatro procesos de torneado CNC fundamentales se incluyen:

Torneado cónico

El torneado cónico es un tipo de torneado CNC que consiste en estrechar gradualmente el diámetro de la pieza. Esta conicidad puede producirse cambiando el ángulo de la herramienta de corte o moviendo la pieza a lo largo del eje del torno. El torneado cónico se utiliza normalmente para crear componentes como ejes, agujeros cónicos y husillos.

Torneado cónico
Torneado cónico (Fuente: Mechanicalbooster.com)

Torneado recto

El torneado recto es un tipo de torneado CNC que se utiliza para crear piezas con superficies cilíndricas paralelas al eje de rotación. Este tipo de torneado es adecuado para producir piezas con geometrías sencillas, como ejes y pasadores. El proceso de torneado recto comienza con un bloque de material, conocido como pieza de trabajo, montado en un husillo. El husillo hace girar la pieza a gran velocidad mientras las herramientas de corte dan forma al material.

Torneado recto
Torneado recto (Fuente: Mechanicalbooster.com)

Ranurado exterior

El ranurado exterior ayuda a crear un acabado liso y uniforme en el exterior de un producto. Este tipo de torneado puede utilizarse en diversos materiales, como metales, plásticos y materiales compuestos. El proceso de corte comienza con una pieza de material montada en un husillo. A continuación, se utiliza una herramienta de corte para eliminar material del exterior de la pieza, creando una ranura. El operario puede controlar la profundidad y la anchura de la ranura, lo que permite obtener resultados precisos.

Perfilado

El perfilado es el proceso de cortar una forma tridimensional en la superficie de una pieza. La herramienta se monta en un husillo y gira a gran velocidad mientras la pieza avanza a través de la máquina a un ritmo controlado. El perfilado puede crear una amplia variedad de formas, incluidas ranuras y contornos.

Materiales adecuados para el torneado CNC

Para el torneado CNC se pueden utilizar muchos tipos diferentes de materiales. Algunos de los más comunes son metales, plásticos y materiales compuestos:

  • Los metales se utilizan mucho porque son resistentes y duraderos. También pueden mecanizarse con tolerancias muy ajustadas, lo que los hace ideales para piezas de precisión.
  • Los plásticos son otro material popular para el torneado CNC. Suelen ser más baratos que los metales y pueden fabricarse en varios colores y acabados.

A continuación encontrará una lista no exhaustiva de los materiales más utilizados para el torneado CNC:

Metales

Plásticos

Aluminio (2007, 2017A, 6060, 6061, 6082)ABS
Acero (1.0038, 1.0503, 1.0511, 1.0570, 1.2842, 1.7131, 1.7218, 1.7225)PEEK
Acero inoxidable (303, 304, 304L, 316, 316L, 316Ti)Nylon 6 / PA 6
Cobre (2.0060, 2.0065)PC (policarbonato)
Bronce (2.0401)Polipropileno (PP)
Titanio (Grados 2 y 5)POM / Delrin acetal
Piezas mecanizadas por CNC para la industria aeroespacial
Piezas mecanizadas por CNC para la industria aeroespacial

Aplicaciones del torneado CNC

Los centros de torneado CNC suelen ser muy adecuados para la producción de piezas para muchos sectores. Estas son tres industrias típicas en las que esta tecnología se utiliza ampliamente para fabricar piezas:

Industria aeroespacial

Muchos componentes aeronáuticos se fabrican mediante torneado CNC, y sería difícil enumerarlos todos. No obstante, algunos ejemplos notables son la fijación, la conexión de conectores, el tornillo, el eje, el eje hueco excéntrico y el pasador.

Industria del automóvil

Algunos componentes críticos del motor de combustión interna de un automóvil pueden fabricarse mediante mecanizado CNC. Un enorme bloque de aluminio, por ejemplo, puede mecanizarse para convertirlo en un bloque de cilindros. El torneado CNC también se utiliza para fabricar diversas piezas de automoción, como componentes de sistemas de fluidos, piezas de escape, bujes, componentes de suspensión, retenes de válvulas, carcasas de carburadores, etc.

Industria de componentes electrónicos

La industria electrónica es uno de los principales sectores industriales del mundo. Abarca muchos artículos, desde grandes aparatos electrónicos de consumo hasta pequeños componentes eléctricos. El torneado CNC puede utilizarse para fabricar diversos componentes eléctricos, como disipadores térmicos, tomas y conexiones, y semiconductores.

Ventajas del torneado CNC

El torneado CNC es un proceso versátil que puede producir piezas con una amplia gama de formas y tamaños, y ofrece varias ventajas sobre los métodos de mecanizado tradicionales. Algunas de las ventajas del torneado CNC son:

  • Mayor precisión: Los tornos CNC pueden crear piezas con niveles de precisión extremadamente altos. Esto se debe a que las herramientas de corte están controladas con precisión por sistemas informatizados, lo que garantiza que cada corte sea idéntico.
  • Mayor flexibilidad: Las máquinas pueden programarse para crear piezas de distintas formas y tamaños. Esto las hace ideales para series de producción en las que la misma pieza debe fabricarse en varios tamaños.
  • Mayor productividad: Estas máquinas pueden funcionar durante largos periodos sin necesidad de pararlas para realizar tareas de mantenimiento o para que intervenga el operario. Esto se traduce en un aumento de la productividad y una reducción de los tiempos de inactividad.
  • Mayor seguridad: Los tornos CNC son sistemas cerrados que funcionan mediante programas informáticos. Esto elimina la necesidad de que los operarios estén cerca de las herramientas de corte, lo que reduce el riesgo de accidentes.
  • Reducción de costes: Los tornos CNC pueden producir piezas con rapidez y eficacia, lo que reduce los costes de producción. Además, los programas informáticos facilitan los cambios de diseño, lo que reduce la posibilidad de desperdiciar materiales.
Cilindros roscados por CNC de alta precisión
Cilindros roscados por CNC de alta precisión

Limitaciones del torneado CNC

El torneado CNC tiene varias limitaciones que deben tenerse en cuenta antes de utilizar este proceso de mecanizado CNC.

  • Sólo piezas simétricas: La principal limitación es que sólo puede producir piezas simétricas a lo largo del eje de rotación. Esto significa que cualquier conicidad o no uniformidad tendrá que lograrse con otro proceso de mecanizado.
  • Sección uniforme: El torneado CNC sólo puede producir piezas con una sección transversal uniforme. Las geometrías más complejas requieren otro proceso de mecanizado, como el fresado.

Conclusión

El torneado es una de las piedras angulares de la industria manufacturera. Esta técnica de fabricación produce los resultados más precisos para componentes axisimétricos. Los tornos CNC son capaces de producir una gran variedad de formas y tamaños con gran precisión. El proceso es ideal tanto para series pequeñas como para la producción en serie. Muchos procesos de torneado CNC se adaptan a distintos materiales y piezas. Los grandes centros de mecanizado CNC disponen en la actualidad de funciones de fresado y torneado CNC para aumentar la productividad.

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