En la anterior entrada realizamos una discusión exhaustiva y detallada sobre los principales procesos y herramientas de mecanizado. Para quienes trabajamos a diario con tales técnicas no resulta difícil eliminar de nuestra cabeza dos palabras: torneado y fresado. SI bien existen decenas (e incluso centenas) de procesos distintos en el mundo del mecanizado CNC, esas técnicas son las más importantes. Es por ello que dedicaremos esta entrada y la siguiente a dilucidar los misterio y preguntas sobre torneado y fresado. ¿Quiere esto decir que estamos dejando en un cajón la electroerosión (EDM) y el mecanizado láser? Por supuesto que no, pero comencemos poco a poco. ¿En qué consiste realmente el torneado?Seguramente el lector ha escuchado desde el instituto hablar de fresado. Es normal. Esto se debe a que es una de las técnicas pioneras de la industria y que ha cambiado los modos de producción del siglo XXI. A comienzos del siglo XX el mecanizado manual era la única forma en la que se trabajaba en sectores tan dispares como el automovilístico, el aeronáutico y la defensa. El avance de la tecnología y la ciencia han posibilitado que a día de hoy podamos disfrutar de centros de mecanizado CNC. Estos, en resumen incluyen los tornos CNC y las fresadoras CNC. El torneado es una técnica de mecanizado que permite producción en masa con bajos costes debido a los bajos tiempos de reemplazamiento de las piezas mecanizadas. La calidad de la superficie y las tolerancias en las dimensiones pueden llegar a ser extremadamente altas. En el mecanizado convencional, que nos ha acompañado durante largas décadas, el torneado juega un papel fundamental. En este proceso las herramientas de corte eliminan material de la pieza mecanizada mediante fricción. Esto diferencia al torneada de otros tipos de mecanizado como los procesos de mecanizado térmico o los procesos de mecanizado químico como el caso del mecanizado láser. ¿Cuál es la principal diferencia entre fresado y torneado?Acabamos de resumir de forma clara el concepto de torneado. Sin embargo quizás el lector no se haya percatado de la profunda (casi esencial) diferencia entre este tipo de procesos y los métodos de fresado (convencional o no). Incluso dentro de nuestro gremio existen muchos técnicos e ingenieros que no han podido dedicar suficiente tiempo a descubrir los misterios de estas técnicas de mecanizado. Por ello, ya sea por falta de lectura o de interés, cada día me topo con ingenieros que no conocen exactamente la diferencia entre torneado y fresado. ¿Es esto grave? No lo sé, juzguen ustedes mismos. Existen innumerables ejemplos de productos que se pueden crear utilizando fresado CNC. Algunos ejemplos (dentro de los innumerables) son brazos, pernos, piezas de ajedrez, balas, cables de metal, tubos, perfiles en L, perfiles en T... En ocasiones un cliente tienen la necesidad imperiosa de fabricar una pieza de aluminio para reemplazar otra pieza de plástico mucho más endeble. En estos casos deberán recurrir a fresado (jamás a torneado pues podría llegar a ser peligroso). El torneado se utiliza en procesos de manufactura en los cuales las barras o tubos del material se mantienen fijos mientras la cuchilla, la cual no rota, se acerca a ellos quitando material de la pieza mediante un proceso abrasivo. De modo contrario en el fresado la cuchilla sí rota. Esa es básicamente la diferencia que podría llegar a justificar varias entradas de blog.
La maquinaria, las herramientas y los instrumentos de medida utilizados en el mecanizado han avanzado mucho en las últimas décadas. En este artículo explicaremos algunas de las nuevas máquinas, herramientas e instrumentos utilizados en la industria actual. Todos ellos nos permiten producir piezas más rápido y con mayor precisión que en el pasado. Todo ello se debe fundamentalmente a la incorporación de microprocesadores para controlar la maquinaria. Principales procesos de mecanizadoCuando fabricamos una pieza metálica podemos partir de una pieza similar a la que buscamos o en forma de chapa, disco, barra… Si iniciamos nuestro proceso utilizando una pieza similar entonces ésta se habrá obtenido por fundición. Los métodos de fundición más habituales son la fundición por presión, la fundición a la arena y la fundición en molde. En los últimos años han aparecido una serie de técnicas, conocidas como SFF, que permiten obtener piezas similares a la buscada sin necesidad de utilizar moldes. Una vez sabemos cuál es el estado inicial de la pieza comienza el proceso de mecanizado en sí. Los procesos principales son: Procesos primarios Fundición en molde: en un molde de acero se inyectan bajo presión pequeñas piezas de aleaciones no férreas como magnesio, aluminio y zinc. Las tolerancias habituales son entre 0.25 mm y 0.50 mm. Fundición a la arena: el metal se funde en un molde de arena compactada. Este método es aplicable a pequeñas piezas de apenas unos gramos hasta grandes piezas de varias toneladas. Los procesos de fundición a la arena suelen utilizarse para piezas de hierro, acero inoxidable, aluminio y aleaciones de níquel. En este caso las tolerancias varían mucho en función del metal. Forjado: utilizado en aleaciones no férreas, acero y aleaciones de níquel. La materia prima es martillada sobre el molde hasta que adquiere la forma de éste por deformación. Extrusión: el material se fuerza través de un molde tomando la forma de éste. Mecanizado por corte Mecanizado CNC: las máquinas modernas más sofisticadas de la industria son las fresadoras de control numérico por computadora (CNC) y los tornos CNC. Mecanizado por descarga eléctrica (EDM): también conocido como electroerosión. Esta técnica tiene dos variantes: el EDM de pozo y el EDM de cable. El EDM de pozo utiliza chispas para erosionar la pieza, siendo los electrodos de grafito o cobre. Mecanizado láser: se utilizan rayos láser de alta energía, monitorizados y guiados a través de una máquina CNC. Este método se aplica a perfiles bidimensionales en chapa. Fresado químico: se persigue eliminar grandes cantidades de metal utilizando reacciones químicas. Se puede conseguir también piezas muy delgadas e incluso delicadas utilizando esta técnica, que lleva décadas perfeccionándose. Mecanizado por chorro de agua: a través de bombas de agua se consigue que ésta fluya con una alta presión. En el agua se incorporan previamente partículas abrasivas capaces de cortar chapas de metal, cristal, plástico y otros materiales. Medición de las piezas mecanizadasEn la breve explicación que precede a esta sección hemos explicado algunos procesos de mecanizado. En la práctica, las piezas se fabrican a partir de ciertas especificaciones en el diseño asistido por computadora (CAD). En ciertos momentos durante el complejo proceso de fabricación, los ingenieros y técnicos revisan las piezas para asegurarse de que se satisfacen las tolerancias. En algunos casos se revisa la totalidad de las piezas, si bien es habitual que se inspeccione una pequeña parte. Lo anterior parte de la consideración de que unas piezas serán copias casi exactas de las anteriores. Con esta finalidad existen multitud de métodos y herramientas. Comentemos algunos:
Máquinas CMM Se trata de máquinas de inspección altamente versátiles. Aunque las CMM están disponibles en múltiples configuraciones, la máquina CMM estándar está formada por una sonda. Ésta se puede mover de forma manual o de forma automática mediante algún sistema de control de movimientos. Los más habituales son los brazos robóticos. Cuando se trabaja en modo manual el técnico le dice al ordenador exactamente qué coordenada de la pieza va a inspeccionar. Se procede en los tres ejes coordenados y se contrasta la información con aquella aportada por el CAD. Un error en las piezas provocará que el Departamento de Calidad ordene la detención de todo el proceso. Esto puede parecer una ruina, pero no es así. Es mucho mejor una detección precoz del problema que la devolución de un pedido. Herramientas de medición manual Cuando se va a inspeccionar una pequeña cantidad de piezas resulta útil utilizar directamente herramientas manuales. De este modo evitamos el costoso trabajo de programación de una CMM. Los aparatos principales, bien conocidos por el común de los mortales, son:
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AutorFederico de la Iglesia Puentes es Ingeniero de Materiales por la Universidad Complutense de Madrid, especializado en mecanizado de piezas. ArchivosCategorías |