Si pertenece a la industria manufacturera, debe conocer las tecnologías modernas que se utilizan en los procesos de fabricación y el mecanizado de metales. Se realiza para desarrollar diferentes piezas industriales en una amplia gama con extrema precisión y exactitud.
Con el desarrollo de la tecnología moderna, el último micromecanizado con tecnología láser ha reemplazado al corte de metal manual tradicional. La palabra “Mecanizado” es un proceso de fabricación que abarca una amplia gama de técnicas y tecnologías.
El proceso de mecanizado pertenece a la categoría de fabricación sustractiva, en la que se elimina el material de la pieza de trabajo para producir el producto deseado. El metal se puede moldear en cualquier diseño deseado mediante el uso de varias herramientas mecánicas. La forja y la fundición también forman parte del proceso de mecanizado.
En este artículo, discutiremos principalmente el mecanizado de metales y sus diferentes técnicas para elegir el proceso de mecanizado adecuado de acuerdo con los requisitos para satisfacer las necesidades de los clientes. Entonces empecemos.
¿Qué es el mecanizado de metales?
El mecanizado de metales es un proceso de fabricación sustractivo que se utiliza para desarrollar piezas metálicas, componentes de máquinas y diferentes herramientas industriales. Varios métodos están involucrados en el mecanizado de metales para lograr el diseño de producto deseado en cuanto a forma, diámetro, tamaño, acabado y calidad de la superficie.
Diferentes tipos de procesos de mecanizado
Los procesos de mecanizado se clasifican en dos tipos principales: métodos convencionales y no convencionales. El material se elimina con la ayuda de energía térmica o química en el proceso de mecanizado no convencional. Por otro lado, el proceso de mecanizado convencional consiste principalmente en corte de un solo punto, corte de múltiples puntos y corte abrasivo, y es ampliamente utilizado para el mecanizado de metales.
A continuación se analizan algunos de los diferentes procesos de eliminación de material metálico:
1. Procesos de mecanizado mecánico
Corte de un solo punto
En este proceso, se utiliza una sola herramienta de corte de bordes afilados para eliminar el material de la pieza de trabajo. El proceso de corte de un solo punto se utiliza principalmente durante las operaciones de torneado. El husillo gira la pieza de trabajo y la herramienta de corte se mueve a lo largo del eje de la pieza de trabajo para eliminar el material.
Las operaciones de torneado incluyen mandrinado, ranurado, corte, refrentado y roscado. Además, incluye contornos complejos, conos, ranuras y roscas.
Los procesos de planificación y conformación también se incluyen en los procesos de corte de un solo punto.
Corte multipunto
En este proceso, varias herramientas de corte de bordes afilados se alimentan contra la pieza de trabajo para eliminar el material. Las funciones más críticas del corte multipunto son el fresado y el taladrado. En una herramienta de corte cilíndrica, el diente afilado gira a alta velocidad para eliminar el material de la pieza de trabajo. Mientras se realiza la operación de fresado, la herramienta giratoria se usa para desarrollar varias características en la pieza de trabajo.
Algunas de las operaciones de fresado conjunto que se realizan en las fresadoras son el biselado y el fresado frontal y frontal. Los procesos de fresado pueden crear diferentes tipos de cajeras, ranuras y contornos complejos. También se utiliza una fresadora para perforar y perforar. Otros dos tipos de fresado son el brochado y el aserrado, que se analizarán más adelante en este artículo.
2. Mecanizado abrasivo
El mecanizado abrasivo es un proceso en el que se utiliza una herramienta abrasiva para eliminar el material de la pieza de trabajo. Este proceso también se usa para dar forma y formar varias características en la pieza de trabajo. El acabado superficial también se puede realizar mediante mecanizado abrasivo.
Los granos abrasivos de la herramienta de corte se unen a la rueda giratoria utilizada para el proceso de rectificado. El rectificado también se puede realizar con la rectificadora plana o con la rectificadora cilíndrica. El material abrasivo se utiliza para el mecanizado por chorro abrasivo y también se utiliza con agua para el mecanizado por chorro de agua abrasivo. Horning, maquinado ultrasónico y lapeado también son tipos de maquinado abrasivo.
3. Mecanizado químico
El tipo de mecanizado químico más utilizado es el mecanizado electroquímico, en el que se utiliza el producto químico para eliminar el material de la pieza de trabajo. Se utiliza para la producción en masa. Solo es factible para materiales conductores que son difíciles de mecanizar con métodos convencionales. Este proceso también se lleva a cabo para el acabado superficial y el desbarbado.
4. Mecanizado Térmico
El método de mecanizado térmico se utiliza para eliminar el material del material altamente rígido, difícil de mecanizar. El corte con soplete, la electroerosión por electroerosión y el mecanizado por haz de electrones son algunos de los principales tipos de mecanizado térmico. El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) se utiliza para producir geometrías complejas con extrema precisión. Sin embargo, este proceso consume tiempo y no es factible para la producción en masa.
Mecanizado de metales a través de máquina CNC
La máquina CNC es la máquina más crítica y fundamental de cada taller mecánico. Las máquinas de control numérico por computadora (CNC) se utilizan para fabricar la pieza de trabajo en la que el diseño del producto se convierte en la forma física. El CNC viene con un software preprogramado que lee los parámetros de diseño y ejecuta operaciones específicas como esmerilado, fresado, torneado, refrentado y mandrinado.
En primer lugar, el diseño se desarrolla en el software CAD y luego se transfiere a la máquina CNC para su ejecución. El uso del mecanizado CNC para la fabricación de productos elimina la posibilidad de errores humanos y produce productos de alta calidad.
Principio de funcionamiento de la máquina CNC
Las máquinas CNC están equipadas con control directo de circuito abierto y cerrado para regular la velocidad y la posición de la máquina. En un sistema de bucle abierto, las señales se transmiten en una sola dirección entre el controlador de accionamiento y el motor, y un control de bucle abierto ejecuta las operaciones que requieren menos fuerza y velocidad. En un sistema de circuito cerrado, el controlador toma retroalimentación de la máquina para diagnosticar los errores y fallas de las máquinas, y el control de circuito cerrado se utiliza cuando se necesita que los productos se mecanicen a alta velocidad y precisión.
La mayoría de los talleres mecánicos están equipados con máquinas CNC de 2 ejes, y algunos de ellos también tienen máquinas CNC de 3 ejes (o más). Se utiliza un motor paso a paso o servo para posicionar las herramientas de acuerdo con el código programado específicamente.
Tipos de máquinas CNC y aplicaciones
En el mundo moderno de hoy, casi todas las piezas de las máquinas se producen en máquinas CNC. Algunas de las operaciones más comúnmente realizadas en CNC son plegado, taladrado, mandrinado, rectificado, corte por láser, corte por plasma, enrutamiento y soldadura ultrasónica. Muchas máquinas, incluidos tornos, fresadoras, máquinas de chorro de agua y EDM, son operadas por CNC.
Algunas de las máquinas CNC comúnmente utilizadas son:
Tornos CNC: En el torno CNC, el material se sujeta en el mandril de la máquina y las máquinas eliminan el material girando la pieza de trabajo a alta velocidad en una dirección circular. Es posible desarrollar geometrías complejas en tornos CNC. Estas máquinas solo pueden operar en dos ejes (X y Z).
Fresadoras CNC: las fresadoras CNC generalmente pueden operar en 3 ejes (X, Y y Z), mientras que algunas de ellas también están equipadas con un eje adicional. El diseñador desarrolla un programa, que luego se instala en la máquina que ejecuta las funciones específicas del programa para construir el producto requerido. Su funcionamiento es casi similar al de los tornos CNC.
Cortadores de arco de plasma: Los cortadores de arco de plasma se utilizan para cortar metal o cualquier otro material a una temperatura muy alta. Este proceso debe realizarse a altas temperaturas y velocidad. El plasma se produce usando un arco eléctrico y gas de aire comprimido para cortar el material.
Cortadores de chorro de agua: Los cortadores de chorro de agua operados por CNC se utilizan para cortar materiales duros usando agua a alta presión. Algunos materiales abrasivos también se utilizan junto con el agua para el desbarbado y el acabado de superficies. Puede fabricar piezas mecánicas de geometría compleja. Las aplicaciones de chorro de agua incluyen la industria minera, la industria aeroespacial y la industria automotriz.
Procesos involucrados en el mecanizado CNC de metales
La fabricación tiene que pasar por muchos procesos de mecanizado para desarrollar un producto terminado. Algunos de estos procesos se analizan a continuación:
1. Fresado
Molienda es uno de los procesos esenciales en la fabricación de una pieza de trabajo. También se utiliza para fabricar herramientas de metal. El fresado se realiza para producir piezas metálicas simétricas, ranuras, agujeros, cavidades y contornos complejos. Los soportes y sujetadores diseñados a medida son el ejemplo más común del proceso de fresado.
Las herramientas de corte utilizadas para el proceso de fresado se componen de carburo, acero de alta velocidad (HSS), acero de cobalto de alta velocidad y acero al carbono. La selección de la herramienta depende de la naturaleza del material de la pieza de trabajo. A veces, también se suministra refrigerante mientras se fresa el material rígido o duro.
2. Torneado
Mientras realiza una operación de torneado, la pieza de trabajo se monta en el mandril de la máquina y gira rápidamente. Luego, la herramienta se mueve a lo largo del eje de la pieza de trabajo para eliminar el material. Este proceso se realiza para reducir el diámetro o la longitud de la pieza de trabajo. La selección de herramientas en la operación de torneado depende de los requisitos del producto.
Torneado también se realiza para agregar algunas características a los productos, y puede usar una herramienta de corte de uno o varios puntos. Los ejes y sujetadores también se fabrican a través de este procedimiento.
Los fabricantes utilizan diferentes materias primas como níquel, latón, zinc, acero, titanio y magnesio para las operaciones de torneado. La selección del material depende de algunas de sus propiedades mecánicas, incluido el costo, la fuerza, la maquinabilidad y la resistencia al desgaste. El torneado conduce a una mayor vida útil de la herramienta y un excelente acabado superficial.
Algunas de las características que puede crear mediante el proceso de torneado son: orificios, conicidades, superficies contorneadas, variación de diámetro y ranuras.
3. Escariado
En el escariado, se utiliza una herramienta con varios cortadores para aumentar el tamaño de un orificio pretaladrado. Se puede realizar en las fresadoras cambiando la herramienta con el escariador, normalmente de HSS o de carburo, y se presenta en varios tamaños.
4. Aburrido
El mandrinado es el proceso en el que aumentamos la profundidad o agrandamos los agujeros perforados o fundidos existentes. Hay tres tipos diferentes de perforación;
Mandrinado de línea (barra de mandrinar apoyando uno de los dos extremos)
Mandrinado posterior (mecanizado de un orificio en la parte posterior de la pieza de trabajo)
Mandrinado de torno (usando herramienta de corte de un solo punto para agujeros cónicos)
5. Molienda
La molienda se puede realizar utilizando una piedra de amolar, una muela abrasiva o una amoladora. Se realiza para el proceso de mecanizado abrasivo, que se lleva a cabo para el acabado superficial y para mejorar la calidad de la superficie del producto. Este proceso también se puede llevar a cabo con la ayuda del mecanizado CNC.
6. Afilado
Es una técnica muy utilizada por los fabricantes para conseguir una superficie metálica concreta. Este proceso también se conoce como desbarbado, en el que se elimina el material innecesario de la pieza de trabajo. También se realiza para grabar una textura específica en la pieza de trabajo, obtener la calidad de superficie deseada o lograr el diámetro requerido de la pieza de metal.
7. Brochado
El proceso de brochado puede producir varias formas extrañas. También ayuda a eliminar el material no deseado de la pieza de trabajo. Se realiza con la ayuda de una herramienta dentada, también conocida como brocha. La brocha se puede usar de forma lineal para el brochado lineal y se puede usar con la máquina de torno para el brochado rotativo.
8. Dar forma
El conformado de metales se lleva a cabo para obtener la forma específica de un producto para cumplir con los requisitos de los clientes. Este proceso incluye la forja en la que el metal caliente se martilla o presiona para obtener el perfil requerido. Para dar forma, el componente de metal se calienta hasta un 75 por ciento más allá de su temperatura de fusión.
9. Grabado láser
Es posible que haya observado que muchos productos de la empresa están grabados con el nombre de una empresa, y se hace con la ayuda del grabado láser. Es muy utilizado a nivel industrial para el etiquetado y marcado de alta precisión. El grabado láser se utiliza para el marcado permanente y este proceso es flexible, requiere menos tiempo de preparación y es rentable.
Estampar o marcar su producto mediante grabado láser deja un impacto impresionante en su cliente. En el mundo actual, casi todas las industrias están equipadas con la tecnología de grabado láser.
Conclusión
Finalmente, concluimos que existen diferentes tipos de máquinas para el mecanizado de metales, y en ella intervienen muchos procesos. Después de leer este artículo completo, ahora tiene una comprensión profunda de varios procesos de mecanizado y los procesos involucrados en el mecanizado de metales.
En este artículo también se han discutido varios tipos de herramientas y técnicas de herramientas. Mientras tanto, los métodos de mecanizado mecánico, abrasivo, térmico y químico pueden ayudar a lograr el diseño de producto deseado.
Si es un principiante en este campo, el artículo lo ayudará en la selección de materiales y procesos de mecanizado de metales. Todavía hay muchas cosas que debe comprender, y consultar a un experto en mecanizado de metales lo ayudará mucho a diseñar el producto deseado.
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