Todo lo que debe saber sobre Máquina de torneado CNC
Un torno CNC, también conocido como torno CNC, es una herramienta de mecanizado de precisión que hace girar una pieza sobre su eje mientras la corta o le da forma con herramientas de corte fijas.
CNC significa controlado numéricamente por ordenador, lo que significa que un operario introduce órdenes en la máquina a través del ordenador para que funcione de forma automatizada.
Aunque los tornos y fresadoras manuales existen desde la época del Antiguo Egipto, no pueden ofrecer el nivel de precisión que alcanzan los modernos tornos CNC.
¿Cómo funciona la máquina de torneado CNC?
El torneado CNC es un proceso de mecanizado sustractivo que utiliza los principios de una máquina de torno para dar forma a piezas cilíndricas.
He aquí una descripción básica del funcionamiento de un torno CNC:
Diseño y programación
En primer lugar, se crea el diseño de la pieza mediante software CAD (diseño asistido por ordenador).
A continuación, el diseño CAD se traduce en un programa CNC mediante software CAM (fabricación asistida por ordenador).
El programa CNC contiene instrucciones para la máquina sobre cómo mover y manejar las herramientas de corte.
Preparación de la pieza
La materia prima, denominada pieza de trabajo, se monta en un mandril. El mandril sujeta firmemente la pieza y le permite girar.
Configuración de herramientas
Las herramientas de corte se seleccionan en función de los requisitos de diseño y se montan en la torreta de herramientas.
La torreta de herramientas puede alojar varias herramientas, lo que permite realizar distintas operaciones sin necesidad de cambiarlas manualmente.
Inicialización de la máquina
El operario carga el programa CNC en el ordenador de la máquina.
El programa incluye información sobre sendas, velocidades de corte, avances y otros parámetros.
Rotación de la pieza
El husillo hace girar la pieza a una velocidad controlada. La rotación está sincronizada con el movimiento de la herramienta de corte.
Movimiento de herramientas
El controlador CNC envía señales a los motores que controlan el movimiento de la herramienta a lo largo de las trayectorias programadas. La herramienta puede moverse tanto en sentido radial como axial.
Operación de corte
A medida que la pieza gira, la herramienta de corte engrana con el material, eliminando el material sobrante para dar forma a la pieza según el diseño programado.
Refrigerante y lubricación
Refrigerante suele utilizarse para refrigerar la zona de corte y eliminar las virutas de la pieza. También puede aplicarse lubricación a la herramienta de corte para reducir la fricción y el calor.
Seguimiento y control de calidad
Pueden emplearse sensores y sistemas de supervisión para comprobar las dimensiones y la calidad de la pieza mecanizada durante el proceso.
Si se detectan desviaciones, pueden realizarse ajustes automáticamente.
Operaciones de acabado
En función del diseño y los requisitos, el torno CNC puede realizar operaciones adicionales como roscado, refrentado, ranurado u otros procesos de acabado.
Descarga de la pieza acabada
Una vez finalizado el proceso de mecanizado, la pieza acabada se retira de la máquina.
¿Cuáles son los principales componentes de la máquina de torneado CNC?
Un torno CNC consta de varios componentes clave que contribuyen a su precisión y rendimiento, incluida maquinaria importante como un cabezal, un contrapunto, un mandril de husillo, un carro de bancada, herramientas de corte y torretas de herramientas.
Cabezal
El cabezal de un torno CNC es como el motor, responsable de hacer girar la pieza de forma segura.
Incluye componentes esenciales como el husillo, los engranajes, los ejes, los rodamientos y los mecanismos de control.
Esta pieza facilita operaciones de torneado como el roscado, el taladrado y el biselado. El cabezal también aloja y fija las herramientas de corte, lo que permite realizar cortes complejos precisos y repetibles en superficies cilíndricas.
Contrapunto
El contrapunto ofrece apoyo y estabilidad a las piezas durante el torneado. Se conecta a la bancada de la máquina, manteniendo la pieza fija y paralela al eje de la máquina.
Esta herramienta crucial mejora la precisión del mecanizado con su contrapunta y sus mandriles, manteniendo un contacto estable entre la herramienta y el material.
Eje
El husillo aplica par, velocidad y precisión para lograr operaciones de rotación a altas velocidades. El accionamiento del husillo garantiza la uniformidad en cada rotación y la estabilidad durante el arranque de material.
Al elegir un torno CNC, es importante tener en cuenta la idoneidad del husillo para necesidades específicas, como el tipo de rodamiento (de rodillos o de bolas), la capacidad de RPM, la potencia de salida y las características operativas para diversos proyectos.
Mandriles
Los platos son dispositivos automáticos que se utilizan en los tornos CNC para sujetar las piezas. Se fijan al cabezal, pero no están integrados en él.
En función de las necesidades de mecanizado, las formas de las piezas y las fuerzas de sujeción requeridas, pueden utilizarse distintos tipos de plato, incluidos los universales de tres garras.
La mayoría de los tornos disponen de un sistema estándar de sujeción de piezas con un plato motorizado de tres mordazas y un sistema de accionamiento hidráulico.
Cama
La bancada sirve de base a la máquina. Permite un movimiento suave del carro y el contrapunto a lo largo del eje del husillo.
Los lechos suelen estar fabricados con materiales como hierro fundido, acero dulce, fundición dúctil o un tipo de Granitan conocido por sus cualidades para amortiguar las vibraciones.
Esta robusta construcción mejora la estabilidad, proporcionando un soporte sólido para componentes como la torreta de herramientas, especialmente cuando se trata de cargas pesadas de mecanizado.
Carruajes
Los tornos CNC utilizan carros para controlar los movimientos de la herramienta de corte con una precisión programada.
El carro, compuesto por una silla de montar y un delantal, facilita el movimiento lineal a lo largo del eje X o el eje Z. Esta sincronización garantiza resultados dimensionales precisos en la producción de piezas, al tiempo que reduce el desgaste de las herramientas.
Los carros también soportan herramientas pesadas, minimizando el desgaste en comparación con los antiguos diseños de tornos manuales. Mejoran la productividad al permitir cambios rápidos de configuración entre unidades modulares, eliminando el tiempo de inactividad y reduciendo la participación del operario en operaciones específicas.
Herramientas de corte
Los tornos CNC utilizan herramientas de corte montadas en diversas piezas del torno, como el cabezal, el carro y la torreta de herramientas.
Estas herramientas, que incluyen brocas, fresas de mango, fresas frontales, escariadores, herramientas de roscado y herramientas de moleteado, tienen diferentes formas y tamaños para tareas de mecanizado específicas.
Panel de control
El panel de control es el componente central de una máquina CNC. Los operarios deben comprender sus funciones a medida que interactúan con la máquina.
Incluye una pantalla de visualización y un teclado para programar comandos. Los botones, mandos y teclas del panel permiten a los usuarios controlar distintos aspectos del mecanizado, como la dirección del movimiento, el avance del material y la velocidad de las rpm.
El diseño incluye monitores para ver el programa, un chip controlador con datos sobre el funcionamiento de la maquinaria y pedales para introducir datos manualmente en caso necesario.
Torretas de herramientas
Las torretas de herramientas permiten colocar fácilmente varias herramientas de corte para su uso. Estos portaherramientas giratorios pueden alojar varias herramientas en una torreta giratoria o en un soporte fijo.
Ambas configuraciones reducen el tiempo de preparación entre operaciones, lo que agiliza los tiempos de ciclo y mejora la precisión en la fabricación de productos de alta calidad.
Pedales
Los pedales se utilizan habitualmente para ayudar a los operarios a cargar y descargar materiales, así como para controlar funciones como la apertura y el cierre del plato.
Estos pedales ofrecen un control preciso, mejorando la eficacia, seguridad y precisión de las operaciones de mecanizado. A pesar de su naturaleza aparentemente simple, los pedales proporcionan un control refinado sobre procesos complejos, permitiendo un fácil acceso durante el mantenimiento u otras actividades.
Ocho tipos principales de tornos CNC
Existen varios tipos de tornos CNC, cada uno diseñado para aplicaciones y requisitos de mecanizado específicos. He aquí ocho tipos principales:
Centros de torneado horizontal
Los centros de torneado horizontal permiten alimentar los materiales por el lado izquierdo y mecanizarlos por ambos lados mediante un proceso de corte de un solo punto con herramientas giratorias.
Este método produce eficazmente piezas complejas con detalles precisos en grandes cantidades, lo que lo convierte en una opción popular para la producción en serie.
Disponen de potentes husillos que giran a altas velocidades y controlan varias fresas en el mismo portaherramientas. Esto permite que operaciones como el refrentado, el ranurado, el taladrado y el roscado se realicen a la perfección sin ajustes manuales de la herramienta.
El cabezal cuenta con un cambiador automático de herramientas para realizar ajustes rápidos, lo que reduce el tiempo de inactividad al producir grandes lotes de componentes.
Centros de torneado vertical
Los centros de torneado vertical son máquinas CNC que se utilizan para hacer girar las piezas durante el mecanizado. Este proceso, realizado en rotación, permite realizar operaciones precisas de corte de metal, como taladrado y roscado.
Estas máquinas suelen utilizar la gravedad para ayudar a la herramienta de corte, lo que permite realizar cortes más profundos que los tornos horizontales. Algunas configuraciones tienen un diseño invertido para mejorar la accesibilidad del operario.
Los centros de torneado vertical ofrecen ventajas al utilizar la gravedad en superficies rugosas, garantizando la precisión.
Tornos horizontales
Los tornos CNC horizontales son el tipo más común de máquina de torneado. Utilizan un eje horizontal con varios cabezales que pueden manipular diferentes formas y tamaños.
Esta versatilidad aumenta la precisión en tareas como el mandrinado y el roscado. Los portaherramientas laterales permiten técnicas de orientación complejas.
Sin embargo, en comparación con los tornos verticales, tienen menos flexibilidad debido al papel de la gravedad, ya que sólo un lado mira hacia abajo.
A pesar de ello, la posibilidad de montar varias herramientas simultáneamente hace que los tornos horizontales sean muy deseados por los profesionales del metal, ya que ahorran tiempo en comparación con los métodos tradicionales.
Tornos verticales
Los tornos verticales disponen de un husillo giratorio montado verticalmente para mecanizar piezas cilíndricas de diferentes tamaños.
Las configuraciones pueden variar, y algunos diseños utilizan dos mandriles colocados horizontal o diagonalmente para cargar y descargar el material con rapidez.
Además, los tornos verticales pueden tener múltiples torretas de herramientas para mejorar la producción. Estas máquinas funcionan con carros y herramientas de corte accionados automáticamente, siguiendo instrucciones programadas desde un panel de control o una interfaz de software de sistema CNC.
Tornos CNC de 2 ejes
Los tornos CNC de 2 ejes son máquinas controladas por ordenador que mueven el cabezal de la herramienta en dos direcciones, X y Z. Están diseñados para tornear piezas metálicas mediante operaciones de ranurado, corte, perfilado y roscado.
Estos tornos tienen un husillo horizontal con un mandril en cada extremo, lo que los hace adecuados para piezas cilíndricas de gran tamaño.
Destacan por su precisión en piezas pequeñas, como casquillos o juntas de eje, pero su capacidad se limita al movimiento en dos planos: X y Z.
Aunque carecen de la complejidad de los tornos multieje, son eficaces para el mecanizado rápido y preciso, especialmente de componentes pequeños, con una necesidad mínima de postprocesado.
Tornos CNC multieje
Los tornos CNC multieje son máquinas avanzadas diseñadas para tareas de mecanizado de precisión como taladrado, fresado y corte. Superan a los antiguos modelos de 3 ejes y a las máquinas manuales en cuanto a velocidad y flexibilidad.
Estos tornos tienen 3, 4 ó 5 ejes, lo que les permite crear piezas complejas en una sola configuración. Las máquinas se mueven en varias direcciones, lo que las hace adecuadas para diversas aplicaciones, como roscado, contorneado y taladrado de agujeros en ambos lados de la pieza.
Tornos CNC de tipo suizo
Los tornos CNC de tipo suizo utilizan una pinza especializada en la parte posterior del casquillo guía, lo que permite trabajar con precisión en componentes pequeños, incluidas operaciones complejas como el taladrado transversal.
La tecnología de casquillos guía evita las interferencias entre las piezas móviles, por lo que estos tornos son ideales para tareas que requieren un trabajo minucioso en poco tiempo.
Los tornos de tipo suizo suelen tener características como múltiples husillos, torretas de herramientas giratorias y herramientas de corte especializadas para aplicaciones en miniatura como microtubos e implantes dentales.
Tornos de bancada inclinada y plana
Los tornos de bancada inclinada y plana son dos tipos de tornos CNC diseñados para aplicaciones específicas basadas en las necesidades de mecanizado y la complejidad de las piezas.
Los tornos de bancada inclinada tienen un diseño inclinado 30 grados, lo que les permite sujetar piezas grandes y lograr una mayor precisión en la ilustración.
Por otro lado, los tornos de bancada plana son adecuados para el mecanizado pesado, ya que proporcionan estabilidad para piezas más grandes gracias a su región de corte más larga.
Ambos tipos ofrecen una gran precisión, con velocidades de husillo de 500 a 5500 rpm, lo que permite obtener excelentes resultados en procesos como el roscado, el taladrado, el mandrinado y el refrentado.
Ventajas de los tornos CNC
Los tornos CNC son piezas de maquinaria de un valor incalculable para producir piezas de precisión, ya que ofrecen una mayor exactitud, repetibilidad y automatización. Esta tecnología tan evolucionada presenta multitud de ventajas para el sector industrial.
Precisión y exactitud
El torneado CNC garantiza una precisión inigualable mediante el uso de programación de control numérico por ordenador (CNC) para controlar las herramientas de corte. El resultado son acabados suaves y tolerancias ajustadas, lo que reduce los residuos y permite una producción eficiente.
Eficacia y productividad
Las máquinas CNC superan a las operaciones manuales en eficacia y productividad. Funcionan de forma autónoma, produciendo componentes de alta calidad sin intervención humana constante.
La optimización iterativa maximiza el rendimiento, ahorrando recursos y dinero gracias al aumento de las tiradas de producción.
Versatilidad en las operaciones de mecanizado
Los tornos CNC ofrecen versatilidad en la manipulación de componentes de tamaño y complejidad variables.
Se adaptan a diversas aplicaciones industriales, incluida la aeroespacial, automocióny la producción de dispositivos médicos. Los sistemas de control automatizados garantizan la precisión y repetibilidad de los lotes.
Automatización y reducción del trabajo manual
La tecnología CNC permite un funcionamiento autónomo, reduciendo la necesidad de mano de obra. Esto se traduce en una mayor productividad y unos procesos de fabricación más ágiles.
Las herramientas automatizadas mejoran aún más la eficacia, por lo que los tornos CNC son ideales para industrias que requieren dimensiones de salida precisas.
Aplicaciones de los tornos CNC
Los tornos CNC pueden utilizarse para diversos fines en una amplia gama de industrias, desde la aeroespacial hasta la médica.
Conozca aquí sus numerosas aplicaciones y descubra cómo pueden beneficiar a su sector.
Industria aeroespacial
- Carcasas para sistemas de aviónica
- Álabes y paletas de turbina de motor
- Conjuntos de cardanes de boquilla
- Varios tipos de mecanismos de molienda
- Componentes estructurales
- Aleaciones para aislamiento térmico de naves espaciales
- Revestimiento de las superficies de las naves espaciales
Industria del automóvil
- Piezas de suspensión
- Motores de combustión
- Luces y componentes de escape
Industria médica
- Implantes articulares
- Instrumentos mecánicos para cirugía
- Componentes para electrónica sanitaria
- Tareas de micromecanizado
- Prototipos de nuevos productos sanitarios
Electrónica y tecnología
- Piezas y componentes electrónicos
- Microchips
- Circuitos impresos
Maquinaria general y componentes
- Piezas de plástico a medida
- Varillas
- Tornillos
¿Cómo mantiene y cuida su máquina CNC?
- Comprobar los niveles de lubricación y reponerlos diariamente, si es necesario, para garantizar el buen funcionamiento de la máquina CNC.
- Engrase las piezas que parezcan secas para evitar la fricción y el desgaste de los componentes de la máquina.
- Compruebe periódicamente la concentración de refrigerante y los niveles de llenado para mantener las condiciones de trabajo adecuadas para la máquina CNC.
- Mantener registros de mantenimiento exhaustivos y garantizar una formación adecuada de los empleados para gestionar eficazmente el mantenimiento de las máquinas CNC.
- Una programación cuidadosa, técnicos atentos, piezas disponibles y una documentación exhaustiva pueden ayudarle a estar al tanto de los problemas de mantenimiento de las máquinas CNC.
- Durante el mantenimiento anual de las máquinas de torno CNC, hay que centrarse en las bancadas mecanizadas, los sistemas hidráulicos, los husillos, los mandriles y los portaherramientas para garantizar un rendimiento óptimo.
- Limpie periódicamente todas las superficies con un paño que no suelte pelusa o con aire comprimido; utilice siempre lubricantes adecuados cuando sea necesario según las recomendaciones del fabricante de la máquina (consulte el manual).
- Lubrique los rodamientos, como las cabezas de los husillos o el accionamiento de cada eje móvil por separado, siguiendo las instrucciones del fabricante (consulte el manual).
- Afile regularmente los filos de la herramienta de corte para reducir la fuerza de torsión al cortar metal. De este modo se evitan daños en los perfiles de las ranuras de mortaja causados por el aumento del calentamiento durante la alta presión de corte debido a las capas de óxido que conectan los dos materiales. Además, asegúrese de que los tornillos estén bien apretados en las ruedas roscadas para evitar sacudidas bruscas durante la vida útil de la herramienta.
Conclusión
Los tornos CNC han revolucionado el proceso de fabricación y siguen siendo una herramienta esencial para muchas industrias.
Permiten una mayor precisión, exactitud, eficacia, productividad y versatilidad en la producción de formas complejas que los tornos o fresadoras manuales.
Al automatizar el proceso de eliminación sustractiva de material de una pieza de trabajo con tecnología avanzada de control numérico por ordenador, los centros de torneado CNC pueden fabricar piezas increíblemente precisas que requieren mucha menos mano de obra que las técnicas de mecanizado tradicionales.
El torneado CNC ofrece grandes avances tecnológicos y potenciales económicos a medida que sigue desarrollándose con el paso del tiempo.
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