Proceso de mecanizado CNC, control de movimiento y sus tipos

El mecanizado CNC, que utiliza máquinas programadas para crear componentes únicos, es una piedra angular contemporánea del proceso de producción.

La mayoría de las actividades de mecanizado, como la temperatura del refrigerante, la velocidad del husillo y más, se pueden gestionar mediante algoritmos y software de control numérico por computadora (CNC). Esta materia prima se suele denominar pieza en bruto o pieza de trabajo. Metales, polímeros, madera, vidrio y compuestos son algunos de los muchos materiales que pueden beneficiarse del procedimiento de eliminación capa por capa.

Casi todas las industrias que producen componentes para diversos fines utilizan maquinas cnc, las cuales son máquinas programadas capaces de realizar trabajos de mecanizado CNC de forma automática. maquinas cnc producir componentes de alta precisión que sean asequibles y muy exactos, abriendo una amplia variedad de usos posibles.

Descripción histórica del mecanizado CNC 

Ingresar datos 3D en una computadora que ejecuta un software que controla la acción del corte. Herramientas de máquina es una moderna tecnología de mecanizado CNC. Sin embargo, las técnicas de mecanizado empleadas en el mecanizado CNC datan originalmente de finales del siglo XX.

En la actualidad maquinas cnc implementar procesos basados en un sistema de control numérico (NC) pionero en el sector del metal a finales de los años 40. El sistema NC utilizó aplicaciones de cinta perforada de papel (códigos G) para codificar las instrucciones del proceso de fabricación. Durante los quince años siguientes, surgieron programas más complejos y, a finales de la década de 1960, habían surgido los precursores de los modernos sistemas CNC de uso generalizado en la actualidad.

Precisión, automatización y producción rápida son solo algunos de los muchos beneficios del mecanizado CNC. Como resultado, se reducen los tiempos de respuesta, se gestiona mejor la calidad, se necesita menos equipo para realizar el trabajo y se mejoran las capacidades generales. Sin el desarrollo del mecanizado NC y los métodos que explota, no se habrían construido las bases para el mecanizado CNC. En el competitivo mercado actual, las ventajas que los fabricantes pueden aportar gracias a Mecanizado CNC son directamente proporcionales a la prevalencia del mecanizado NC.

Proceso de mecanizado CNC

El mecanizado CNC revolucionó la fabricación y se convirtió en la piedra angular de la producción a pequeña y gran escala. Su impacto es profundo y proporciona precisión, velocidad y automatización inigualables. A medida que avanza la tecnología, las capacidades de maquinas cnc evolucionar, ofreciendo cada año soluciones más sofisticadas. Comprender los fundamentos del mecanizado CNC es fundamental, ya que estos principios se aplican en varios tipos de equipos CNC, lo que mejora su adaptabilidad y funcionalidad.

Fundamentos del CNC

Los atributos clave del CNC incluyen mayor velocidad, automatización y precisión, que son fundamentales para su funcionamiento. La flexibilidad de maquinas cnc es destacable, gracias a su funcionamiento basado en programas. Esto permite a los operadores gestionar diferentes piezas de trabajo simultáneamente, incluso mientras realizan otras tareas. Una vez que un programa se prueba y confirma para un proyecto específico, se puede reutilizar fácilmente para tareas futuras similares. La facilidad de configurar y operar máquinas CNC contribuye a una rápida finalización del proyecto, una ventaja significativa en situaciones en las que el tiempo es urgente.

Control de movimiento

Una característica definitoria de maquinas cnc es su capacidad para moverse en múltiples direcciones o ejes. Estos ejes, que pueden ser lineales o rotativos, están posicionados con gran precisión y pueden controlarse automáticamente. Los movimientos programados en las máquinas CNC incluyen movimientos rápidos, lineales y circulares, y la extensión y velocidad de estos movimientos están reguladas por computadora.

Comprender las direcciones de movimiento (ejes) disponibles de la máquina para programación CNC Es vital. Diferentes direcciones de letras, como X, Y, Z, U, V y W para movimientos lineales y A, B y C para movimientos giratorios, designan estos ejes. Los nombres y funciones específicos de estos ejes pueden variar dependiendo del máquina CNC tipo.

Los programas de mecanizado CNC se componen de varios comandos, que a su vez constan de "palabras". Cada palabra combina una dirección de letra con un valor numérico, donde la letra significa el tipo de comando o acción a realizar. Sin embargo, es importante tener en cuenta que los fabricantes de controles CNC pueden tener diferentes convenciones para estas direcciones de letras y sus acciones correspondientes. Por lo tanto, se recomienda a los nuevos programadores de CNC que consulten los manuales de programación proporcionados por el fabricante de la máquina para comprender la terminología y las funciones específicas de su máquina.

A continuación se ofrece una descripción general de algunos tipos de palabras comunes en programación CNC, junto con sus designaciones habituales de direcciones de cartas:

● O: Número de programa utilizado para identificar el programa.

● N: Número de serie aplicado para identificación de línea dentro del programa.

● G: Función de preparación, comando que prepara la máquina para una operación específica.

● X, Y, Z: Designaciones para los respectivos ejes X, Y y Z.

● R: Designación de radio para especificar radios.

● F: Avance, que rige la velocidad de movimiento de la herramienta o pieza.

● S: Velocidad del husillo, controlando la velocidad de rotación del husillo.

● H: Compensación de longitud de herramienta utilizada para ajustar la herramientalongitud.

● D: Compensación del radio de la herramienta para ajustar el radio de la herramienta.

● T: Designación de herramienta, identificando una herramienta específica.

● M: Funciones varias, una categoría para varios comandos adicionales.

El punto final se define en grados en lugar de medidas lineales como pulgadas o milímetros para los movimientos del eje giratorio. Estos ejes giratorios todavía usan direcciones de letras, a menudo A, B o C, para especificar el eje particular que se controla.

Tres tipos principales de movimiento 

Si bien es probable que haya más variedades de movimiento disponibles en su máquina CNC de los que cubriremos aquí, estos son los que estarán presentes en casi cualquier máquina CNC. Después de discutir brevemente los tres tipos distintos de movimiento, demostraremos un programa de ejemplo que incluye cada uno de ellos.

Movimiento rápido

El movimiento rápido, también conocido como posicionamiento en el ámbito del mecanizado CNC, es un aspecto fundamental que define la eficiencia y precisión del proceso CNC. Comprender el movimiento rápido es crucial para cualquiera que profundice en los tecnicismos del programación CNC y funcionamiento.

En esencia, el movimiento rápido se refiere al movimiento de la herramienta o componente de la máquina de un punto a otro a la velocidad más alta posible que permite la máquina. Este movimiento no forma parte del proceso de corte real. Aún así, es esencial posicionar la herramienta o pieza de trabajo para iniciar la operación de mecanizado o para trasladarla a una nueva ubicación después de completar una tarea. El movimiento rápido es fundamental para reducir el tiempo no productivo, mejorando así la eficiencia general de la producción.

A diferencia de los movimientos controlados y precisos que se utilizan al cortar, taladrar o fresar, el movimiento rápido tiene que ver con la velocidad. El objetivo principal aquí es minimizar el tiempo dedicado a moverse entre puntos, lo que no contribuye directamente al mecanizado de la pieza. Esta eficiencia es crucial en entornos de producción de gran volumen, donde incluso un pequeño ahorro de tiempo por pieza puede mejorar significativamente el rendimiento general.

En cuanto a la programación, el movimiento rápido a menudo se ordena en un programa CNC utilizando un código específico, comúnmente llamado código G. Por ejemplo, G00 en la mayoría de los sistemas CNC indica a la máquina que se mueva a su velocidad máxima hasta una posición específica. Las coordenadas proporcionadas después de este código G dictan el punto de destino en el espacio de trabajo de la máquina.

La precisión en los movimientos rápidos es esencial pero difiere de la precisión en los movimientos de corte. La atención se centra aquí en llegar rápidamente a las proximidades de la ubicación objetivo, en lugar de en la exactitud del punto final, ya que la operación de corte comenzará una vez que la herramienta esté colocada correctamente. Una vez que la herramienta o pieza de trabajo está cerca de la posición deseada, la máquina normalmente cambiará a un movimiento más lento y controlado para el proceso de corte.

La velocidad del movimiento rápido depende de varios factores, incluidas las capacidades de la máquina CNC, el tipo de material con el que se trabaja y la distancia entre puntos. Cada máquina tiene una velocidad rápida máxima, una especificación importante al considerar una maquina cnce para la compra. Las máquinas avanzadas suelen tener velocidades más rápidas, lo que permite ciclos de producción más rápidos.

La seguridad es una consideración primordial en movimiento rápido. Las altas velocidades involucradas significan que cualquier error en la programación o error de cálculo en el posicionamiento puede provocar colisiones dañinas. Por ello, los operadores y programadores de CNC deben ser meticulosos en su trabajo, asegurando que los recorridos programados estén libres de obstáculos y que la máquina pueda manejar las velocidades especificadas sin riesgo.

Moderno maquinas cnc a menudo optimizan el movimiento rápido mediante sofisticados algoritmos de software. Estos algoritmos calculan la trayectoria y la velocidad más eficientes de la herramienta para moverse entre puntos, considerando las capacidades de aceleración y desaceleración de la máquina. Esta optimización mejora la velocidad y reduce el desgaste de la máquina, ya que se pueden mitigar los cambios bruscos de velocidad y dirección.

Además, el movimiento rápido juega un papel importante en el flujo de trabajo general del mecanizado CNC. En operaciones con múltiples herramientas, por ejemplo, los cambios rápidos de movimiento Herramientas de máquina rápidamente, pasando de una estación de herramientas a otra sin perder tiempo. Esta capacidad es especialmente beneficiosa en operaciones de mecanizado complejas que requieren múltiples cambios de herramienta.

Movimiento lineal

El movimiento lineal en el mecanizado CNC es un concepto fundamental que forma la base de numerosas operaciones de mecanizado. Se refiere al movimiento de una herramienta o pieza de trabajo en línea recta, lo cual es importante para taladrar, fresar y tornear. Comprender el movimiento lineal es esencial para cualquier persona involucrada en programación CNC u operación, ya que impacta directamente en la calidad y eficiencia del proceso de mecanizado.

En el mecanizado CNC, el movimiento lineal permite un control preciso sobre el movimiento de la herramienta de corte o la pieza de trabajo. Esta precisión es clave para lograr la forma y dimensiones deseadas de una pieza. Ya sea creando un borde perfectamente recto en una pieza de trabajo o perforando una serie de agujeros, el movimiento lineal es el núcleo de estas operaciones.

La programación para el movimiento lineal implica especificar la trayectoria del movimiento y laVelocidad de avance: la velocidad a la que la herramienta o pieza de trabajo se mueve a lo largo de la trayectoria lineal. El avance es un parámetro crítico, ya que influye tanto en la calidad del corte como en la eficiencia del proceso de mecanizado. Una velocidad de avance demasiado rápida puede provocar un mal acabado superficial o dañar la herramienta, mientras que una velocidad de avance demasiado lenta puede disminuir la eficiencia y aumentar los costos de producción.

El movimiento lineal generalmente se ordena en un programa CNC utilizando código G, el lenguaje de programación utilizado para controlar Máquinas CNC. Por ejemplo, G01 es un código de uso común que indica a la máquina que se mueva linealmente hasta un punto específico con una determinada velocidad de avance. Las coordenadas proporcionadas en el programa definen el punto final del movimiento lineal, mientras que un código F adjunto establece la velocidad de avance.

Una de las aplicaciones del movimiento lineal son las operaciones de perforación. Al taladrar, la herramienta se mueve linealmente en el material para crear agujeros. La precisión del movimiento lineal garantiza que los agujeros se taladren en la ubicación y profundidad correctas. En las operaciones de torneado, el movimiento lineal crea características como diámetros, caras y conos. La herramienta se mueve en línea recta a lo largo de la pieza de trabajo giratoria, eliminando material para darle forma a la pieza.

En el fresado, se emplea el movimiento lineal para crear superficies rectas. La herramienta de fresado se mueve directamente sobre la pieza de trabajo, cortando el material para lograr la forma y planitud deseadas. La capacidad de controlar la velocidad de avance es particularmente importante en el fresado, ya que afecta el acabado superficial y la precisión dimensional de la pieza fresada.

El movimiento lineal puede ser más complejo que simplemente moverse sobre un solo eje. En muchas operaciones CNC, el movimiento lineal implica moverse simultáneamente a lo largo de múltiples ejes. Por ejemplo, una herramienta podría moverse diagonalmente a través de una pieza de trabajo, lo que requeriría un movimiento coordinado en los ejes X e Y. Este movimiento lineal de múltiples ejes es esencial para crear geometrías complejas.

Movimiento circular

El movimiento circular en el mecanizado CNC es un aspecto crítico que mejora la versatilidad y capacidad de máquinas CNC, permitiéndoles ejecutar geometrías y diseños complejos. Como sugiere el nombre, este tipo de movimiento permite la creación de trayectorias circulares, una característica esencial para mecanizar varios radios y superficies curvas.

Comprender el movimiento circular es clave para los programadores y maquinistas de CNC, ya que abre muchas posibilidades más allá de los movimientos en línea recta. El movimiento circular se utiliza comúnmente en aplicaciones como fresado de contornos circulares, torneado de perfiles complejos en un torno o creación de patrones intrincados que requieren una trayectoria curva y suave.

En programación CNC, el movimiento circular a menudo se ejecuta a través de códigos G específicos que indican a la máquina que se mueva en una trayectoria circular. Estos códigos, como G02 y G03, dictan el movimiento circular, en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj. Junto con estos códigos, el programador debe especificar parámetros como el radio del círculo y el punto final del movimiento. Esta precisión permite la creación de formas circulares y arcos exactos, fundamentales en numerosos proyectos de mecanizado.

Al igual que el movimiento lineal, el control de la velocidad de avance es igualmente importante en el movimiento circular. La velocidad de avance determina la velocidad a la que la herramienta se mueve a lo largo de la trayectoria circular. Acertar con esta proporción es crucial para la calidad del corte y el acabado superficial final. Demasiado rápido, es posible que la herramienta no corte eficazmente, lo que provocaría un acabado deficiente o incluso la rotura de la herramienta. Si es demasiado lento, el proceso se vuelve ineficiente y puede provocar efectos indeseables en la pieza de trabajo, como la acumulación de calor.

Uno de los aspectos desafiantes del movimiento circular en CNC es mantener una velocidad de avance y de corte constante, especialmente cuando la herramienta se acopla a la pieza de trabajo en diferentes ángulos. Esto requiere una programación cuidadosa y, a veces, el uso de funciones CNC avanzadas que pueden ajustar dinámicamente estas velocidades en función de la posición de la herramienta y la geometría de mecanizado.

El movimiento circular no se limita a simples círculos o arcos. Se pueden crear trayectorias complejas combinando múltiples movimientos circulares con movimientos lineales, lo que permite mecanizar diseños y formas elaborados. Esta flexibilidad es una de las razones por las que se prefiere el mecanizado CNC para piezas que requieren un alto nivel de precisión y complejidad.

En términos de aplicaciones, el movimiento circular se utiliza ampliamente en la creación de piezas con características circulares, como engranajes, levas y otros componentes con perfiles curvos. En las industrias aeroespacial y automotriz, el movimiento circular es esencial para producir diversos componentes con alta precisión y exactitud. En el campo de la fabricación de moldes, el movimiento circular permite la creación de moldes con intrincadas superficies curvas.

Conclusión

En conclusión, la precisión, velocidad y flexibilidad del mecanizado CNC transforman la fabricación. Desde sistemas de control numérico (NC) hasta máquinas CNC, esta tecnología se ha expandido por todos los sectores. El CNC puede controlar el movimiento en muchas dimensiones, lo que lo hace adecuado para productos complejos y precisos. En el mecanizado, el control de movimiento rápido, lineal y circular permite a los fabricantes alcanzar estándares estrictos ydiseños elaborados que antes eran inalcanzables. El mecanizado CNC puede trabajar con metales, polímeros y otros materiales, lo que lo hace útil en muchos sectores.