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En el sector industrial, es necesario que todo esté en perfecto estado. Es por ello que tanto el equipo como la maquinaria, son una parte fundamental

En esta ocasión, nos centraremos en los tornos CNC, y en las fresadoras.

Tornos CNC (Control Numérico Computarizado)

Las CNC son máquinas que permiten, mediante la creación de unos códigos y la interpretación de unas coordenadas, elaborar piezas cuyo destino será mecánico.

Se utilizan para producir en cantidades y con precisión porque el procesador que lleva incorporado control, es el encargado de la ejecución de la pieza.

Un torno CNC puede hacer todos los trabajos que normalmente se realizan mediante diferentes tipos de torno. Su rentabilidad depende del tipo de pieza que se mecanice y de la cantidad de piezas que se tengan que mecanizar en una serie.

Antiguamente se utilizaba el término Control Numérico Computarizado para diferenciar a las primeras máquinas que se empezaron a utilizar con control digital, ya que también existen máquinas con las que se consiguen los mismos resultados pero en lugar de digital, manualmente. En la actualidad se le llama Control Numérico en general, sin distinciones de ningún tipo.

Sin embargo, y a pesar de las mejoras, todavía se sigue investigando sobre estos sistemas para que no queden obsoletos. Se requiere una mayor precisión en el trabajo, por lo que día a día este tipo de máquinas deben mejorar y lograr, si se encuentran, errores mínimos en la fabricación.

Funcionamiento

Sus ejes “X”, y “Z” pueden desplazarse simultáneamente de forma intercalada, dando como resultado mecanizados cónicos o esféricos según la geometría de las piezas.

Las herramientas se colocan en portaherramientas que se sujetan a un cabezal que puede alojar hasta 20 portaherramientas diferentes que rotan según el programa elegido, facilitando la realización de piezas complejas.En el programa de mecanizado se pueden introducir como parámetros la velocidad de giro de cabezal portapiezas, el avance de los carros longitudinal y transversal y las cotas de ejecución de la pieza.

La máquina trabaja a velocidades de corte y avance muy superiores a los tornos convencionales por lo que se utilizan herramientas de metal duro o de cerámica para disminuir la fatiga de materiales.

Características generales de un torno CNC

Motor y cabezal principal

Este motor limita la potencia real de la máquina y es el que provoca el movimiento giratorio de las piezas. Normalmente, los tornos actuales CNC equipan un motor de corriente continua, que actúa directamente sobre el husillo con una transmisión por poleas interpuesta entre la ubicación del motor y el husillo, siendo innecesario ningún tipo de transmisión por engranajes.

Muchos motores incorporan dos gamas de velocidades uno para velocidades lentas y otro para velocidades rápidas, con el fin de obtener los pares de esfuerzo más favorables.

Bancada y carros desplazables

Para poder facilitar el desplazamiento rápido de los carros longitudinal y transversal, las guías sobre las que se deslizan son templadas y rectificadas con una dureza aproximada de 450 HB. Estas guías tienen un sistema automatizado de engrase permanente.

Los husillos de los carros son de bolas templadas y rectificadas asegurando una gran precisión en los desplazamientos. Para evitar los daños de una colisión del carro con algún obstáculo incorporan un embrague que desacopla el conjunto y detiene la fuerza de avance.

La estructura de la bancada determina las dimensiones máximas de las piezas que se puedan mecanizar.

Ajuste posicionamiento de carros

Para corregir los posibles fallos de posicionamiento, existen dos sistemas electrónicos: uno de ellos directo, y el otro sistema indirecto.

El sistema de ajuste de posicionamiento directo utiliza una regla de medida situada en cada una de las guías de las bancadas, donde actúa un lector óptico que mide exactamente la posición del carro, transfiriendo a la UCP (Unidad Central de Proceso) las desviaciones existentes. Automáticamente, son reprogramadas hasta conseguir la posición correcta.

Portaherramientas

El torno CNC utiliza un tambor como portaherramientas donde pueden ir ubicados de seis a veinte herramientas diferentes, según sea el tamaño del torno, o de su complejidad.

El cambio de herramienta se controla mediante el programa de mecanizado, y en cada cambio, los carros retroceden a una posición donde se produce el giro y la selección de la herramienta adecuada para proseguir el ciclo de mecanizado.

El tambor portaherramientas, conocido como revólver, lleva incorporado un servomotor que lo hace girar, y un sistema hidráulico o neumático que hace el enclavamiento del revólver, dando así una precisión que normalmente está entre 0.5 y 1 micra de milímetro.

Las herramientas tienen que ser ajustadas a unas coordenadas adecuadas en un accesorio externo a los tornos de acuerdo con las cotas que indique el programa.

Tool Setter

Este accesorio nos permite facilitar la configuración de las herramientas a utilizar en el mecanizado. Las sondas de ajuste de herramientas se instalan fácilmente en centros de mecanizado y centros de torneado CNC, lo que permite un funcionamiento automatizado con los siguientes beneficios:

  • Ahorro significativo de tiempo con tiempo de inactividad de la máquina reducido.
  • Medición precisa de la longitud y el diámetro de la herramienta.
  • Cálculo y corrección automática de compensación de herramienta.
  • Eliminación de errores de configuración manual.

Accesorios y periféricos

Se conocen como accesorios de una máquina aquellos equipamientos que formando parte de la misma son adquiridos a un proveedor externo, porque son de aplicación universal para ese tipo de máquina.

Todas las máquinas que tienen incorporado su funcionamiento CNC, necesitan una serie de accesorios que en el caso de un torno se resumen en los siguientes:

  • UCP (Unidad de Control de Proceso).
  • Gráficos dinámicos de sólidos y de trayectoria.
  • Editor de perfiles.
  • Periféricos de entrada.
  • Periféricos de salida.

Formación de viruta

El torno ha evolucionado tanto que ya no se trata tan solo de arrancar material a gran velocidad, sino que los parámetros que componen el proceso tienen que estar firmemente controlados para asegurar los resultados finales de economía calidad y precisión.

La forma de tratar la viruta se convierte en un proceso complejo, donde intervienen todos los componentes tecnológicos del mecanizado. Si no fuera así, se acumularían rápidamente masas de virutas largas y fibrosas en el área de mecanizado que formarían madejas enmarañadas e incontrolables.

La forma que adopta la viruta se debe principalmente al material que se está cortando, y puede ser de material maleable y también quebradizo y frágil.

El avance con el que se trabaje y la profundidad de pasada, son bastante responsables de la forma de viruta, y cuando no se puede controlar con estas variables, hay que recurrir a elegir la herramienta que lleve incorporado un rompevirutas eficaz.

Ventajas de los tornos CNC frente a los convencionales

  • Permiten obtener mayor precisión en el mecanizado.
  • Permiten mecanizar piezas más complejas.
  • Se puede cambiar fácilmente de mecanizar una pieza a otra.
  • Se reducen los errores de los operarios.
  • Cada vez son más baratos los tornos CNC.
  • Se reducen tiempos de mecanizado.

Maquinaria Convencional

Fresadoras

Una fresadora es una máquina herramienta para realizar trabajos mecanizados por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa.

A través del fresado se pueden mecanizar materiales como madera, acero, fundición de hierro, metales no férricos y materiales sintéticos, superficies planas o curvas, de entalladura, de ranuras, de dentado, etc.

Además, las piezas fresadas pueden ser desbastadas o afinadas. En las fresadoras tradicionales, la pieza se desplaza acercando las zonas a mecanizar a la herramienta, permitiendo obtener formas diversas, desde superficies planas a otras más complejas.

La utilización de fresadoras requiere de personal cualificado profesionalmente, ya sea programador, preparador o fresador. Esto se debe a los siguientes aspectos:

  • Variedad de mecanizados que se pueden realizar en las fresadoras actuales.
  • Amplio número de máquinas diferentes entre sí, tanto en su potencia como en sus características técnicas.
  • Diversidad de accesorios utilizados.
  • Necesidad de cumplir especificaciones de calidad rigurosas.

Fresadoras según la orientación de la herramienta

Dependiendo de la orientación del eje de giro de la herramienta de corte, se distinguen tres tipos de fresadoras: horizontales, verticales y universales.

Fresadora horizontal 

Utiliza fresas cilíndricas que se montan sobre un eje horizontal accionado por el cabezal de la máquina y apoyado por un extremo sobre dicho cabezal y por el otro sobre un rodamiento situado en el puente deslizante llamado carnero.

Esta máquina permite realizar principalmente trabajos de ranurado, con diferentes perfiles o formas de las ranuras. Cuando las operaciones a realizar lo permiten, principalmente al realizar varias ranuras paralelas, puede aumentarse la productividad montando en el eje portaherramientas varias fresas conjuntamente formando un tren de fresado.

La profundidad máxima de una ranura está limitada por la diferencia entre el radio exterior de la fresa y el radio exterior de los casquillos de separación que la sujetan al eje portafresas.

Fresadora vertical

El eje del husillo está orientado verticalmente, perpendicular a la mesa de trabajo. Las fresas de corte se montan en el husillo y giran sobre su eje. En general, puede desplazarse verticalmente, bien el husillo, o bien la mesa, lo que permite profundizar el corte. Hay dos tipos de fresadoras verticales:

  • Fresadoras de torreta o de consola

En una fresadora de torreta, el husillo permanece estacionario durante las operaciones de corte y la mesa se mueve tanto horizontal como verticalmente.

  • Fresadoras de banco fijo o de bancada

Sin embargo, en las fresadoras de banco fijo, la mesa se mueve sólo perpendicularmente al husillo, mientras que el husillo en sí se mueve paralelamente a su propio eje.

Fresadora universal 

Tiene un husillo principal para el acoplamiento de ejes portaherramientas horizontales y un cabezal que se acopla a dicho husillo, el cual, convierte la máquina en una fresadora vertical.

Su espacio de aplicación está limitado principalmente por el costo y por el tamaño de las piezas que se pueden mecanizar. En las fresadoras universales, así como en las horizontales, el puente deslizante, conocido en el ámbito laboral como carnero, puede desplazarse de delante a atrás y viceversa sobre unas guías.

Normas de seguridad en el trabajo con fresadoras

Al manipular la fresadora, hay que observar una serie de requisitos para que las condiciones de trabajo mantengan unos niveles adecuados de seguridad y salud.

Los riesgos más frecuentes con este tipo de máquinas son contactos accidentales con la herramienta o con la pieza en movimiento, atrapamientos por los órganos de movimiento de la máquina, proyecciones de la pieza, de la herramienta o de las virutas, dermatitis por contacto con los líquidos refrigerantes y cortes al manipular herramientas o virutas.

Algunos consejos:

  • Utilizar equipo de seguridad: gafas de seguridad y caretas, entre otros…
  • No utilizar ropa holgada o muy suelta. Se recomiendan las mangas cortas.
  • Utilizar ropa de algodón.
  • Utilizar calzado de seguridad.
  • Mantener el lugar siempre limpio.
  • Si se mecanizan piezas pesadas utilizar polipastos adecuados para cargar y descargar las piezas de la máquina.
  • Es preferible llevar el pelo corto. Si es largo no debe estar suelto sino recogido.
  • No vestir joyería, como collares o anillos.
  • Siempre se deben conocer los controles y el funcionamiento de la fresadora. Se debe saber cómo detener su funcionamiento en caso de emergencia.
  • Es muy recomendable trabajar en un área bien iluminada que ayude al operador, pero la iluminación no debe ser excesiva para que no cause demasiado resplandor.
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