Diferentes tipos de máquinas CNC: guía detallada

Las máquinas CNC son máquinas programables que constituyen una parte importante del mecanizado moderno. Ayudan a distintas industrias a fabricar piezas precisas y complejas.

En este artículo conoceremos la definición de las máquinas CNC, sus componentes básicos, los diferentes tipos de máquinas CNC y cómo elegir la máquina más adecuada. Sigamos leyendo.

¿Qué es una máquina CNC?

Una máquina CNC (control numérico por computadora) es una máquina que utiliza una computadora para controlar las herramientas de corte, conformado y moldeado de materiales. Las máquinas CNC trabajan con distintos materiales, como metales, plásticos, madera y materiales compuestos.

En lugar de operar la máquina manualmente, usted introduce un diseño en un programa informático. A continuación, la máquina sigue las instrucciones con alta precisión y exactitud para fabricar piezas complejas y de precisión, tanto en lotes pequeños como grandes.

Partes básicas de un sistema de máquina CNC

Una máquina CNC tiene varias partes clave que le permiten funcionar. A continuación, un desglose sencillo:

• Unidades de disco, dispositivos especiales de datos, teclados y computadoras para introducir y recuperar información.
• Ethernet, HSSB (puerto de datos de alta velocidad), LAN, RS 232C y otras conexiones de red.
• Eje de accionamiento del almacén de herramientas, mesa de trabajo, robots de carga y descarga.
• Servoaccionamiento y motor de avance para un movimiento preciso.
• Motor y accionamiento del husillo para hacer girar la herramienta de corte o la pieza de trabajo.
• Unidad de control CNC para interpretar y ejecutar comandos.
• Controlador PMC que gestiona tareas automatizadas y la lógica de la máquina.
• Sistema de realimentación y medición de posición para garantizar la exactitud.
• Unidad de control del armario eléctrico para gestionar señales eléctricas y el suministro de energía.

12 tipos principales de máquinas CNC

Existen muchos tipos diferentes de máquinas CNC y cada uno está diseñado para tareas distintas. A continuación, los tipos más comunes y lo que hacen:

1. Fresadora CNC

Las fresadoras CNC utilizan herramientas de corte de alta velocidad para eliminar material de las piezas de trabajo, normalmente procesando piezas planas y en forma de bloque para darles una forma precisa. Se emplean muchos tipos de herramientas, como fresas de extremo, brocas y machos de roscar.

El tamaño de la pieza que se puede mecanizar depende de la carcasa de la máquina y de la distancia que pueden recorrer las herramientas de corte. El mecanizado multieje ofrece ventajas únicas en la producción de piezas multidimensionales, asimétricas y de formas complejas. El fresado CNC es adecuado para el mecanizado de aluminio, acero, materiales compuestos y otros materiales.

2. Torno CNC

Un torno CNC funciona haciendo girar el material mientras las herramientas de corte le dan forma. Es ideal para fabricar piezas simétricas.

Debido a su forma de operar, los tornos CNC se utilizan principalmente para el corte de superficies cilíndricas interiores y exteriores de piezas de eje o de disco, superficies cónicas interiores y exteriores de cualquier ángulo de cono, superficies curvas interiores y exteriores giratorias complejas, y roscas cilíndricas y cónicas; también pueden realizar ranurado, taladrado, moldeado por laminación, escariado y mandrinado.

3. Taladradora CNC

Una taladradora es una máquina que utiliza una broca para mecanizar agujeros en una pieza de trabajo. Emplea una herramienta especial llamada broca para perforar agujeros pasantes o ciegos. Cuando se equipa con herramientas especializadas adicionales, también puede realizar operaciones como avellanado, escariado o roscado, lo que la hace muy adecuada para la fijación de tornillos, la decoración o el montaje.

Según la estructura de la pieza de trabajo y el lote de producción, las taladradoras pueden dividirse en taladradoras de banco, taladradoras verticales, taladradoras radiales, etc. Sin embargo, tienen una limitación: les cuesta realizar agujeros muy profundos o grandes sin brocas especiales.

4. Rectificadora CNC

Una rectificadora CNC alisa, pule o acaba una pieza de trabajo mediante una muela abrasiva fabricada con materiales como cerámica o diamante.

Las muelas de diamante proporcionan el mejor acabado. Sin embargo, el rectificado es un proceso lento, por lo que esta máquina se utiliza principalmente para los retoques finales en lugar de eliminar grandes cantidades de material.

5. Máquina de corte por láser CNC

Una máquina de corte por láser CNC es un equipo de procesamiento térmico sin contacto que no requiere contacto directo con la pieza de trabajo. Corta materiales mediante un haz láser de alta potencia, independientemente de su conductividad.

Es adecuada para el corte a alta velocidad de metales como aluminio, acero inoxidable y acero aleado. Además, su espesor máximo de corte es de 2,75 pulgadas.

6. Máquina de corte por plasma CNC

Una cortadora de plasma CNC utiliza un arco eléctrico para generar un chorro de plasma a alta temperatura que corta el metal.

Pero, como funde el material durante el corte, puede dejar zonas afectadas térmicamente que modifican el acabado superficial. Además, solo funciona con materiales conductores como el metal.

7. Máquina de corte por chorro de agua CNC

Esta máquina corta materiales mediante un chorro de agua a alta presión. Es muy versátil y puede cortar casi cualquier cosa, incluidos caucho, vidrio, piedra y metal.

Es más lenta que otras máquinas de corte, especialmente al realizar cortes curvos o formas detalladas.

8. EDM (máquina de electroerosión)

La electroerosión elimina material mediante chispas eléctricas. Es similar a una cortadora de plasma, pero funciona sin tocar el material, por lo que es ideal para cortar metales duros.

Además, solo funciona con materiales conductores, por lo que no puede utilizarse en madera, plásticos ni cerámicas.

9. Máquina router CNC

Un router CNC corta formas y patrones en materiales planos. Puede ser bastante ruidoso debido a sus diversas piezas móviles.

10. Máquina CNC multieje

A diferencia de las máquinas CNC convencionales que se desplazan en dos o tres direcciones, una máquina CNC multieje puede moverse en cuatro o más direcciones.

Este nivel de control también es fundamental en la fabricación moderna de piedra, donde las sierras de puente CNC de 5 ejes permiten realizar perfiles 3D complejos en materiales densos como el granito.

Puede crear piezas muy precisas y complejas, pero estas máquinas son difíciles de operar y requieren experiencia profesional.

11. Impresora 3D

Una impresora 3D construye objetos capa por capa a partir de un archivo digital. A diferencia de las máquinas CNC, que eliminan material, la impresión 3D es un proceso aditivo, es decir, añade material para crear una forma.

La impresión 3D es costosa y lenta, por lo que resulta menos práctica para la producción a gran escala.

12. Cambiador automático de herramientas (ATC) CNC

Esta máquina cambia automáticamente las herramientas de corte durante el mecanizado. Ayuda a acelerar la producción y reduce los tiempos de inactividad.

Cambia las herramientas por dos motivos principales: reemplazar herramientas desgastadas o sustituir una herramienta incorrecta por la correcta.

Tipos de máquinas CNC según el número de ejes

Las máquinas CNC también se clasifican según el número de ejes en los que pueden moverse. Cuantos más ejes tenga una máquina, más formas complejas podrá crear. A continuación, las analizamos.

Máquina CNC de 2 ejes

• La máquina CNC más básica.
• Se desplaza en dos direcciones: arriba y abajo (eje X) y de lado a lado (eje Y).
• Adecuada para cortes rectos simples, taladrado de agujeros y trabajo en una sola superficie a la vez.

Máquina CNC de 3 ejes

• El tipo más común.
• Se desplaza en tres direcciones: X, Y y Z (profundidad).
• Puede trabajar en las seis caras de un bloque, pero requiere reposicionamiento.

Máquina CNC de 4 ejes

• Funciona como una máquina de 3 ejes, pero añade un eje de rotación (eje A).
• Permite que la herramienta de corte o la pieza de trabajo giren.
• Útil para cortes curvos y objetos redondos

Máquina CNC de 5 ejes

• Añade otro movimiento de pivote (eje C) para que la herramienta se incline.
• Puede mecanizar 5 caras de una pieza de trabajo a la vez sin reposicionamiento

Máquina CNC de 6 ejes

• Añade un tercer eje de rotación (eje B) a la herramienta de corte o a la pieza de trabajo.
• Puede crear superficies muy lisas y formas complejas

Máquina CNC de 7 ejes

• Tiene 3 ejes de movimiento (X, Y, Z), 3 ejes de rotación (A, B, C) y una rotación adicional para el brazo de la herramienta (eje E).

Máquina CNC de 9 ejes

• Combina una fresadora de 5 ejes y un torno de 4 ejes.
• Puede trabajar tanto en el exterior como en el interior de una pieza en un solo montaje

Máquina CNC de 12 ejes

• El tipo más avanzado, con dos cabezales de corte que se mueven en las 6 direcciones (X, Y, Z, A, B y C).
• Aumenta la precisión y duplica la velocidad de producción.
• Se utiliza para fabricación de gran escala y altamente precisa.

Tipos de máquinas CNC según la trayectoria de movimiento

Las máquinas CNC también pueden clasificarse según su forma de movimiento, como se indica a continuación:

Control punto a punto

En este sistema, la máquina se desplaza de un punto a otro sin realizar ningún mecanizado entre ambos.

Es la opción más rentable si no necesita movimiento continuo. Este sistema se utiliza para tareas como taladrado, roscado, soldadura por puntos y posicionamiento.

Control lineal

Este sistema no solo se desplaza de un punto a otro, sino que también controla la velocidad y la trayectoria del movimiento. Garantiza un movimiento rectilíneo a lo largo de un eje paralelo. Resulta útil para tareas sencillas de fresado y rectificado.

Control de contorneado

En este caso, la máquina se desplaza suavemente a lo largo de una trayectoria programada mientras corta al mismo tiempo. Puede controlar varios ejes de forma conjunta, por lo que es ideal para mecanizar curvas y superficies complejas.

Encontrará este sistema en rectificadoras, fresadoras y tornos CNC

Tipos de máquinas CNC según el sistema de control

Las máquinas CNC también pueden clasificarse según su sistema de control. Estos son los tres tipos:

Sistema de control en lazo abierto

Este sistema no dispone de un mecanismo de retroalimentación que compruebe si el movimiento es preciso. El dispositivo CNC envía una señal en una sola dirección, que mueve la máquina mediante un motor paso a paso.

Tiene un bajo costo y es sencillo de usar, pero es menos preciso y estable.

Sistema de control semicerrado

Este sistema utiliza un sensor en el eje del motor o en el husillo de bolas para medir el movimiento. Compara el movimiento medido con la posición prevista y ajusta en consecuencia.

Ofrece buena precisión y estabilidad a un costo moderado.

Sistema de control en lazo cerrado

Este sistema utiliza sensores para medir la posición real de las piezas móviles de la máquina y ajusta continuamente para coincidir con los valores programados.

Tiene una precisión y estabilidad muy altas, pero es más complejo y difícil de controlar.

¿Cómo elegir el mejor tipo de máquina CNC?

Elegir la mejor máquina CNC para su empresa depende de muchos factores. Estas son algunas consideraciones importantes que debe tener en cuenta antes de elegir una máquina CNC:

Tipo de empresa

El tamaño y las necesidades de su empresa reducirán sus opciones. Si dirige un pequeño taller CNC, es posible que solo necesite unos pocos routers CNC básicos.

Pero si gestiona una gran empresa de fabricación, puede que necesite máquinas más grandes y multifunción para afrontar una producción elevada.

Disponibilidad de repuestos

Como cualquier máquina, una máquina CNC puede averiarse con el tiempo. Antes de comprar, asegúrese de que los repuestos sean fáciles de encontrar y de que su equipo pueda reparar la máquina cuando sea necesario.

Un acceso rápido a los repuestos reducirá el tiempo de inactividad y permitirá reanudar la producción más rápido.

Requisitos del producto

Para piezas sencillas, basta con un torno CNC o una fresadora de 3 ejes. Pero para diseños más complejos, una máquina CNC de 5 ejes puede completar las piezas en un solo montaje para ahorrar tiempo y costos.

Algunos sectores también requieren máquinas CNC especializadas. Por ejemplo, un torno tipo suizo es la mejor opción para producir miles de piezas cilíndricas pequeñas y detalladas.

Requisitos de potencia

Las máquinas CNC consumen mucha energía. A menudo necesitan una alimentación trifásica para funcionar de forma eficiente. Antes de comprar, compruebe si su instalación dispone de suficiente potencia.

Aunque su instalación actual funcione bien, añadir una nueva máquina CNC podría llevar su consumo energético más allá de la capacidad del edificio.

Tipo de material

Si corta metales duros como el titanio o el acero inoxidable, necesita una máquina robusta que mantenga la precisión. Para materiales más blandos como el acero dulce o los plásticos, puede bastar con una máquina menos potente.

DEK – Servicios de mecanizado CNC de alta precisión

Adquirir una máquina CNC es una decisión importante porque el costo puede ser elevado. Si comprar una máquina no es la mejor opción para usted, considere externalizar sus necesidades de mecanizado CNC.

En DEK disponemos de una amplia gama de máquinas CNC, desde la configuración más sencilla hasta máquinas multieje avanzadas. Nuestros ingenieros expertos pueden abordar proyectos de cualquier complejidad.

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Conclusión

Ahora que conoce los distintos tipos de máquinas CNC, puede elegir la adecuada para sus necesidades. Con la máquina CNC correcta, podrá mejorar la eficiencia y la calidad del producto mientras ahorra costos y tiempo.