Máquinas CNC, tales como tornos, molinos, y enrutadores, se componen de varias partes diferenciadas. Entre ellos, el husillo es un componente crítico que afecta significativamente el rendimiento de la máquina, asegurando que las piezas se produzcan con precisión. Por lo tanto, antes de decidir el tipo de husillo a utilizar, es importante comprender cómo funciona.
Este artículo explicará qué es un husillo CNC, cómo funciona con máquinas herramienta, sus funciones y los distintos tipos de husillos disponibles.
¿Qué es un husillo CNC y cómo funciona?
El husillo CNC, también conocido como accionamientos de husillo, es el eje central del eje giratorio de las máquinas herramienta, pero también puede referirse a toda la unidad giratoria con sus rodamientos y accesorios. Recibe información del controlador CNC para girar sobre su eje, lo que lo convierte en una parte crítica de un Centro de mecanizado CNC. El tipo de husillo determina la Velocidad cortante y fuerza, y una máquina herramienta puede tener varios husillos, de los cuales el más grande se denomina husillo principal. Hay varias configuraciones y opciones disponibles para que los husillos satisfagan diferentes necesidades, como husillos de torno, fresado, rectificado, eléctricos, de baja y alta velocidad.
Un husillo generalmente consta de un motor, un eje que sostiene la herramienta y un cono para el control de la herramienta. A medida que gira sobre su eje, el husillo corta, rebana y refina materiales según los comandos de una computadora.
Componentes de un husillo CNC
Si bien hay muchas partes en los husillos, un conjunto típico consta de un eje giratorio, sostenido por un sistema de cojinetes y accionado por un motor interno o externo. Los diversos componentes y subsistemas se describen brevemente a continuación.
Motor de husillo
El sistema de accionamiento de cada husillo se determina en función de los requisitos de velocidad, potencia y rigidez de la aplicación, independientemente de si es accionado por correa, accionado por engranajes o fabricado con un diseño de motor integral.
Los husillos accionados por correa y engranajes se utilizan generalmente cuando esfuerzo de torsión es necesario y son alimentados por un motor externo y un sistema de poleas, mientras que los diseños de motores integrales se utilizan a velocidades más altas y generan par y potencia a través del sistema donde el estator y el rotor están situados dentro de la carcasa del husillo.
Carcasa del husillo
La carcasa del husillo puede venir en varios diseños, como una parte integrada de la máquina, un estilo de bloque o un cartucho montado en una brida. Su objetivo principal es apoyar la disposición de rodamientos en el eje con precisión y reducir los niveles de vibración del proceso de mecanizado. Proporciona varios sistemas de utilidad al husillo, como canales para la lubricación de los rodamientos, conductos de aire para la presión interna y camisas de enfriamiento para minimizar el calor.
Eje
La función principal del eje es transferir la fuerza de rotación del sistema de transmisión. Está asegurado por un conjunto de cojinetes que facilitan su rotación a lo largo de la línea central del husillo. Los ejes de husillo suelen ser huecos con un extremo cónico para acomodar una barra de tiro o un mecanismo de retención de herramientas.
Aspectos
La vida útil de un husillo depende en gran medida del tipo de rodamiento utilizado, que debe elegirse en función de la velocidad, el par y la carga necesarios. Rodamientos de bolas de contacto angular se utilizan generalmente para unidades de alta velocidad, mientras que rodamientos de rodillos son más adecuados para una mayor rigidez y capacidad de carga. Las técnicas de lubricación, los niveles de precisión y la cantidad de precarga se ajustan de acuerdo con las necesidades y circunstancias específicas de la aplicación. También se considera que la configuración general satisface las demandas de las condiciones requeridas.
focas
Las fallas del husillo causadas por la contaminación externa se pueden prevenir mediante el uso de sellos para mantener los contaminantes como las virutas fuera de los rodamientos. Los dos tipos principales de sellos son sellos de contacto y sin contacto.
- Los sellos de contacto son simples, con un labio que se asienta sobre el eje, pero se desgastan con el tiempo debido a las fuerzas de rotación.
- Los sellos sin contacto están hechos de componentes fijos y giratorios que crean un laberinto para evitar la contaminación. También permiten una protección adecuada contra los contaminantes mientras mantienen bajo el calor y el desgaste debido al contacto cero de superficie a superficie. Al elegir un tipo de sello para un diseño de husillo, los criterios de aplicación, la complejidad del husillo y el espacio de la carcasa determinarán qué tipo de sello usar.
Collet o mandril
Se utiliza una pinza o mandril en un husillo CNC para sujetar de forma segura una herramienta de corte en su lugar durante las operaciones de mecanizado. Es un dispositivo mecánico que agarra el mango de la herramienta con gran fuerza y precisión, lo que permite cortes precisos y repetibles.
Barra de remolque
El mecanismo de sujeción de la herramienta se denomina barra de tiro y está compuesto por una varilla con un conjunto de resortes que aplican la fuerza necesaria para sujetar y soltar la herramienta. La fuerza proviene de un cilindro de accionamiento montado en la parte posterior que opera a través de sistemas hidráulicos o neumáticos. En la parte delantera de la barra de tiro, hay una pinza que sujeta la herramienta en su lugar cuando está bajo carga.
Tipos de husillos CNC
Una variedad de formas y tamaños están disponibles para husillos CNC. Esta parte los clasificará en función de diferentes parámetros para una fácil identificación.
Basado en la orientación del husillo
- Husillos verticales: en este tipo de husillo, el herramienta para cortar se coloca verticalmente, con el eje de rotación perpendicular a la mesa de trabajo. Los husillos verticales se utilizan normalmente en fresadoras y taladradoras. También se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales como centros de mecanizado, donde la pieza de trabajo se mantiene estacionaria mientras la herramienta de corte se mueve a lo largo de varios ejes.
- Husillos horizontales: en este tipo de husillo, la herramienta de corte se coloca horizontalmente, con el eje de rotación paralelo a la mesa de trabajo. Los husillos horizontales se utilizan normalmente en tornos, máquinas perforadoras y rectificadoras. También se utilizan en algunas fresadoras y centros de mecanizado. Los husillos horizontales son conocidos por su capacidad para lograr altas velocidades de corte y precisión.
Basado en el mecanismo de sujeción de herramientas
1. Husillos de pinza: estos husillos utilizan una pinza para sujetar la herramienta en su lugar. El collar se aprieta con una herramienta especial o una llave, lo que proporciona un fuerte agarre de la herramienta. Los husillos de pinza se utilizan comúnmente en fresadoras y fresadoras.
2. Mandriles hidráulicos: los mandriles hidráulicos usan presión hidráulica para sujetar la herramienta en su lugar. Estos husillos son altamente precisos e ideales para el mecanizado de alta velocidad. Suelen utilizarse en centros de torneado y rectificadoras.
3. Portaherramientas de ajuste por contracción: estos husillos usan calor para expandir un tipo especial de pinza, que sujeta la herramienta con fuerza. Luego, el collar se encoge a medida que se enfría, manteniendo así la herramienta en su lugar. Los portaherramientas de ajuste por contracción son muy precisos y proporcionan una rigidez excelente. Estos husillos se utilizan habitualmente en centros de mecanizado.
4. Portaherramientas Weldon: los portaherramientas Weldon tienen un vástago recto que se mantiene en su lugar mediante un conjunto tornillo. Se utilizan comúnmente en fresadoras y son excelentes para eliminar material rápidamente.
5. Portaherramientas HSK: los portaherramientas HSK (cono de vástago hueco) utilizan una interfaz cónica para mantener la herramienta en su lugar, y son muy precisos y rígidos. Los husillos HSK se usan comúnmente en el mecanizado de alta velocidad y son ideales para aplicaciones que requieren alta precisión.
Basado en la unidad de potencia
- Husillos accionados por correa: se utiliza un husillo accionado por correa para transmitir potencia del motor al husillo. Este sistema es relativamente simple y asequible, lo que lo convierte en una opción popular para las máquinas CNC. La correa se puede reemplazar fácilmente si se desgasta con el tiempo o si la aplicación requiere otro tipo de correa. Sin embargo, los husillos accionados por correa están limitados en la cantidad de potencia que pueden entregar, lo que restringe su capacidad a cargas de trabajo de fresado y corte más pesadas.
- Husillos de accionamiento directo: en un husillo de accionamiento directo, el motor se conecta directamente al eje del husillo, proporcionando más potencia y par que en los husillos accionados por correa. Esta configuración da como resultado una mejor precisión, posicionamiento y estabilidad, lo que la convierte en una opción popular para la precisión. Mecanizado CNC operaciones. Los husillos de transmisión directa requieren poco mantenimiento y son duraderos en uso a largo plazo.
- Husillos de turbina de aire: un husillo de turbina de aire utiliza aire comprimido en lugar de electricidad para impulsar su motor. Este tipo de husillo es conocido por su alta velocidad, precisión y baja vibración. Ofrece resultados precisos y consistentes, especialmente durante los procesos de fabricación de alta velocidad, y puede realizar cortes pequeños de manera eficiente. Sin embargo, son caros y pueden requerir un mantenimiento extenso, incluida la lubricación regular con aceite.
- Husillos híbridos: un husillo híbrido combina dos o más tipos de sistemas de motor, generalmente un husillo accionado por correa o de transmisión directa y un husillo de turbina de aire. Esta configuración ofrece las ventajas de todos los tipos de husillo, lo que da como resultado una mayor velocidad, potencia y par, lo que los hace adecuados para una amplia variedad de aplicaciones. El diseño de husillo híbrido también permite la personalización, lo que permite que las máquinas CNC utilicen una combinación de sistemas de husillo que mejor se adapte a las necesidades del usuario.
- Husillos accionados por engranajes: un husillo accionado por engranajes es un tipo de husillo que utiliza engranajes para transmitir potencia desde el motor a la parte giratoria de una máquina o herramienta. Los engranajes están dispuestos de tal manera que cuando el motor gira el engranaje de entrada, impulsa el engranaje de salida que está montado en el eje del husillo. El eje del husillo luego gira a la misma velocidad que el engranaje de salida, lo que permite que la herramienta corte o dé forma al material. Los husillos accionados por engranajes proporcionan una salida de alto par, que es esencial para cortar materiales duros como el metal. Sin embargo, puede requerir más mantenimiento que otros tipos de husillos debido a la complejidad de su diseño.
Funciones de husillos CNC
Las máquinas con husillo son herramientas versátiles que se pueden utilizar para trabajar metales, carpintería, y creación y fabricación de piezas CNC con diferentes formas. El siguiente gráfico resume las funciones que realizan los husillos en el proceso de mecanizado CNC:
| Función | Descripción | Solicitud |
| Molienda | Disponible para una variedad de tareas de fresado, incluyendo contorneado, embolsado, ranurado y refrentado. Proporcionan alta precisión y repetibilidad y pueden manejar una amplia gama de materiales, desde metales hasta plásticos y compuestos. | Partes aeroespaciales, componentes automotrices e implantes médicos. |
| Perforación | Ideales para tareas de taladrado, ya que proporcionan altas velocidades de husillo y par para taladrar agujeros de varios diámetros y profundidades de forma rápida y precisa. Pueden perforar una variedad de materiales, desde maderas blandas hasta metales duros. | Perforación de precisión en la producción de placas de circuitos, fabricación de metales y otras industrias. |
| Enrutamiento | Se utiliza para tareas de enrutamiento, como cortar formas y diseños intrincados en madera, plástico y materiales compuestos. Pueden producir acabados suaves y esquinas afiladas y pueden manejar complejos 3D formas con facilidad. | Ebanistería, fabricación de muebles y producción de señalización. |
| Molienda | Rectificado de superficies, cantos y contornos de diversos materiales. Proporcionan alta precisión y repetibilidad y se pueden utilizar tanto para áspero y acabado operaciones de molienda. | Fabricación de herramientas y matrices, fabricación de moldes y fabricación de piezas aeroespaciales. |
| Grabado | Creación de diseños y textos intrincados en una variedad de materiales, desde metal hasta vidrio y piedra. Pueden producir resultados de alta calidad con alta precisión y exactitud y pueden manejar grabados superficiales y profundos. | Fabricación de joyas, artículos de regalo y señalización arquitectónica. |
Beneficios de usar husillos CNC
Los husillos CNC ofrecen una variedad de ventajas sobre las técnicas de mecanizado tradicionales, que incluyen:
- Precisión: Los husillos CNC son de alta precisión y precisión, con la capacidad de cortar y dar forma a materiales con tolerancias extremadamente estrictas.
- Velocidad: Los husillos de las máquinas de alta velocidad pueden trabajar a altas velocidades, lo que permite tiempos de mecanizado más rápidos y una mayor eficiencia de producción.
- Consistencia: Los husillos CNC pueden realizar la misma tarea repetidamente sin ninguna variación, lo que garantiza un resultado de calidad uniforme.
- Versatilidad: Los husillos CNC se pueden utilizar en una amplia gama de materiales, desde plásticos hasta metales, y pueden realizar una variedad de operaciones de corte y conformación a alta temperatura.
- Automatización: Los husillos CNC se pueden automatizar por completo, lo que reduce la necesidad de intervención del operador y aumenta la productividad.
- Económico: Los husillos CNC pueden ahorrar dinero a largo plazo al reducir el desperdicio, minimizar los errores y aumentar la eficiencia de la producción.
- Flexibilidad: Los husillos CNC se pueden configurar de varias formas, incluido el mecanizado multieje y los cambiadores de herramientas, lo que ofrece una mayor flexibilidad en los procesos de fabricación.
Cómo elegir el husillo adecuado para la fabricación
Hay una amplia gama de opciones disponibles cuando selecciona un husillo para su máquina CNC. Para producir los resultados exactos para sus proyectos de mecanizado, debe tener en cuenta cuidadosamente los factores relevantes. Aquí resumimos las principales consideraciones para su referencia.
Potencia y velocidad
La potencia y la velocidad de un husillo determinarán la rapidez y precisión con la que puede cortar materiales.
- Menos de 1500KW: más adecuado para proyectos de pequeña escala, especialmente para materiales como madera y plástico.
- 1500KW – 3000KW: corte y grabado de madera y plásticos, mientras que el aluminio se puede cortar con husillos a 2200KW y superiores. Estos husillos se utilizan principalmente en máquinas CNC independientes.
- 3000 KW y superior: requerido para trabajar con metales duros y piedra, con procesamiento de acero dulce posible a alrededor de 3000 KW pero procesamiento de acero inoxidable que necesita 7000 KW o más.
Materiales de la pieza de trabajo
Es vital evaluar cuidadosamente el material de la pieza de trabajo y los requisitos de mecanizado para seleccionar el husillo adecuado para un rendimiento óptimo en las máquinas CNC.
- Compatibilidad: los materiales como la madera, el plástico y los metales blandos requieren un husillo de menor potencia, mientras que los metales más duros requieren un husillo de mayor potencia.
- Dureza: Si está trabajando con materiales abrasivos como metales, elija un husillo con alta dureza y resistencia al desgaste. De lo contrario, un husillo con menor dureza ayuda a evitar dañar la pieza de trabajo.
- Densidad: los materiales con alta densidad requieren un husillo con una mayor potencia de salida para cortarlos y darles forma de manera efectiva.
- Espesor: si el material es delgado, un husillo de menor potencia puede ser adecuado, mientras que los materiales más gruesos requieren un husillo con mayor potencia de salida para lograr resultados efectivos.
Precisión
La precisión de un husillo se refiere a la precisión con la que puede mantener la posición de la herramienta durante el corte. Una mayor precisión es esencial cuando se trabaja con materiales más delicados o se realizan cortes complicados.
Método de enfriamiento
Los husillos CNC pueden ser enfriados por aire o por agua. Los husillos enfriados por aire suelen ser menos costosos y más simples de configurar, pero es posible que no sean tan efectivos para disipar el calor durante largos períodos de uso. Los husillos enfriados por agua, por otro lado, generalmente son más eficientes en la disipación de calor, pero pueden ser más costosos y requieren plomería especializada.
Compatibilidad
La compatibilidad del husillo con su máquina es fundamental. Verifique los requisitos específicos de su máquina CNC en comparación con el husillo que desea comprar.
Corrientes CA vs CC
Los husillos CNC están diseñados para funcionar con corriente alterna o continua. Las corrientes de CA se utilizan normalmente en aplicaciones de alta potencia, como máquinas industriales. Las corrientes de CC son más adecuadas para proyectos a pequeña escala.
Tamaño
Para elegir el tamaño adecuado de un husillo para su máquina CNC, debe considerar varios factores clave a continuación:
- La potencia de la máquina: las máquinas de servicio pesado requieren un husillo con una clasificación de potencia más alta, mientras que las máquinas más livianas, como las de escritorio, pueden funcionar bien con un husillo más pequeño y compacto.
- El tipo de corte: si está cortando materiales pesados como madera, metal o plástico, necesitará un husillo de mayor tamaño para manejar el material.
- La escala del proyecto: la escala de su proyecto requiere husillos con capacidades pequeñas o grandes para adaptarse.
- El tamaño de la pinza: elija un tamaño de husillo que coincida con el tamaño de la pinza de su máquina para asegurarse de que encaje correctamente.
Conclusión
El husillo es un componente crítico en una máquina CNC para automatizar y controlar el corte, perforacióny procesos de enrutamiento. Permite a los operadores lograr diseños y acabados complejos en la pieza de trabajo con mayor facilidad y rapidez. Por lo tanto, comprender la importancia del husillo es crucial para lograr resultados óptimos y mejorar la eficiencia del proceso de mecanizado CNC.
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