Mecanizado CNC frente al mecanizado tradicional: diferencias clave

Comparación entre las máquinas-herramienta CNC y las tradicionales

En comparación con las máquinas-herramienta tradicionales, las máquinas-herramienta CNC se diferencian significativamente no solo en cuanto a su rendimiento general, sino también en cuanto a su complejidad estructural y funcional.

Características estructurales clave de las máquinas-herramienta CNC

Espacio de mecanizado cerrado y sistema de accionamiento principal

Las máquinas-herramienta CNC pueden alcanzar mayores velocidades de corte, velocidades de avance y presiones del refrigerante-lubricante. Por motivos de seguridad en el mecanizado y de protección del medio ambiente, suelen estar equipadas con un espacio de mecanizado cerrado. Las virutas generadas durante el mecanizado permanecen dentro de este recinto y, a continuación, son transportadas al exterior mediante el transportador de virutas integrado en la máquina. El lubricante refrigerante utilizado en el mecanizado se recoge y se trata dentro de la máquina antes de ser recirculado.

Desde un punto de vista ergonómico, una puerta de protección de la máquina de gran tamaño y amplia apertura permite al operario acceder fácilmente a la zona de trabajo y observar con claridad el espacio de mecanizado. El mecanizado con la CNC suele requerir una velocidad de corte constante. Estos cambios de velocidad se consiguen, por lo general, mediante motores de velocidad variable continua. En las máquinas-herramienta modernas, dichos motores se integran directamente en el husillo de accionamiento. En las fresadoras CNC, esta configuración mantiene unas excelentes características de accionamiento incluso cuando el rango de velocidad total se divide en varias gamas de marchas.

Servoaccionamientos, movimiento lineal y ampliación multieje

Para mecanizar piezas con geometrías complejas, cada eje del CNC suele estar accionado por un servomotor digital independiente. Por ello, cada vez se utilizan más los accionamientos lineales. Estos ofrecen una alta aceleración, tiempos de respuesta reducidos y un funcionamiento sin desgaste, y permiten posicionar cada eje con precisión en recorridos largos.

La incorporación de más ejes controlables amplía aún más la variedad de formas de piezas que se pueden mecanizar. En una fresadora CNC, por ejemplo, una mesa NC de dos ejes y un husillo de trabajo pueden proporcionar un movimiento giratorio definido con precisión como movimiento de avance o de avance transversal. Los contrapuntos programables, las torretas de herramientas motorizadas y los husillos principal y secundario también amplían la capacidad de los tornos CNC para realizar un mecanizado completo.

Importancia de los husillos de bolas y el diseño para la estabilidad térmica

Para transmitir con precisión la exactitud computacional del sistema de control y la precisión de posicionamiento de los servomotores al movimiento entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte, las máquinas-herramienta suelen utilizar husillos de bolas como elementos de transmisión. Los husillos de bolas funcionan prácticamente sin holgura y pueden transmitir de forma continua movimientos muy lentos sin efecto «stick-slip». Sus guías asociadas combinan las ventajas de la fricción por deslizamiento y por rodadura.

Las máquinas-herramienta CNC suelen alcanzar una tasa de arranque de material por unidad de tiempo (Q) muy elevada. Por ello, sus componentes estructurales están sometidos a elevadas cargas mecánicas y térmicas. Los fabricantes modernos de máquinas-herramienta abordan este problema mediante diseños estructurales especializados y nuevos materiales. En el diseño de las fresadoras, se presta especial atención a la reducción de la masa de los componentes móviles. Para eliminar las virutas, el lubricante refrigerante y el calor generado de forma más eficaz, los tornos CNC suelen utilizar guías de bancada inclinadas. La accesibilidad y el movimiento de la mesa de la máquina también son características importantes de la estructura de la fresadora universal CNC.

Sistemas de gestión e inspección de herramientas

El cambio de herramientas en las máquinas-herramienta CNC puede automatizarse en la mayoría de los casos. Para garantizar que se pueda acceder a todas las herramientas necesarias durante la ejecución del programa, los tornos están equipados con al menos una torreta portaherramientas, mientras que las fresadoras utilizan un almacén de herramientas y un cambiador automático de herramientas. Las torretas portaherramientas y los almacenes de herramientas de las máquinas más modernas suelen estar accionados por servomotores y equipados con sistemas de inspección, lo que proporciona a la máquina una mayor precisión de posicionamiento y velocidades de cambio de herramienta más rápidas.

Mayor capacidad gracias a las interfaces de automatización

Las máquinas-herramienta modernas CNC suelen estar equipadas con interfaces estandarizadas para conectar equipos periféricos de automatización. La incorporación de cambiadores de palés de piezas, unidades de almacenamiento de piezas y sistemas de manipulación de piezas puede aumentar aún más el nivel de automatización en las operaciones de corte.

Cada eje controlado de una máquina herramienta CNC está equipado con un sistema de medición electrónico. A partir de los datos de los movimientos de desplazamiento y posicionamiento, el sistema de control puede determinar en tiempo real la posición del carro, la mesa giratoria o el husillo de la máquina. En los últimos años, los husillos de las máquinas-herramienta convencionales también se han ido equipando cada vez más con este tipo de sistemas de medición. Esto permite funciones como el control lineal y mejora considerablemente la facilidad de manejo. Además, las tecnologías desarrolladas específicamente para las máquinas-herramienta CNC, entre las que se incluyen los husillos de velocidad variable continua, los servomotores y las unidades específicas de guías y transmisión, se están aplicando gradualmente a las máquinas convencionales. Las máquinas-herramienta tradicionales, como los tornos y las fresadoras, se encuentran ahora con mayor frecuencia en los departamentos de formación profesional de las empresas industriales.