Comprender y mejorar el fresado CNC moderno

Fecha de publicación 11/3/2022 Por Paul Coupe

Fresado CNC

Aunque el fresado CNC existe desde hace más de 50 años, la tecnología avanza y los últimos avances permiten automatizar todo el proceso, desde el diseño hasta la pieza acabada. Estos avances la convierten en una tecnología que está al alcance de todos, para tiradas grandes o cortas, desde la creación de prototipos hasta las piezas finales y con plazos de entrega de tan solo un día.

Entonces, ¿qué ha pasado para que esté tan disponible para todos?

Para responder a esta pregunta, primero vamos a ver qué es exactamente el fresado CNC y luego analizaremos su evolución.

 

¿Qué es el fresado CNC?

En primer lugar, a pesar de sus diferentes enfoques para la eliminación de material, el taladrado y el fresado CNC, o una fresadora, y el torneado CNC, o un torno, eliminan material para fabricar una pieza. Un centro de mecanizado suele combinar ambos métodos y varias herramientas en una sola máquina. Todas ellas tienen un movimiento de varios ejes que impulsan las herramientas de corte alrededor y a través de la pieza para dar forma exactamente a lo que se necesita.

La diferencia fundamental entre ambas es que una fresadora utiliza una herramienta giratoria para realizar cortes en una pieza, mientras que un torno hace girar la pieza y se aplica una herramienta sobre ella.

 

¿Cómo funciona el fresado CNC?

Antes de la llegada del control numérico por ordenador, o CNC, tanto las fresadoras como los tornos se manejaban manualmente.  Como su nombre indica, el CNC automatizó este proceso para hacerlo más preciso, fiable y rápido.

Actualmente, un operario experto programa los códigos G (que significa código geométrico) en la máquina, a menudo a través de un software. Este código controla la fresadora, indicándole la trayectoria que debe seguir y la rapidez con la que debe hacerlo, para que pueda taladrar, cortar y dar forma al material de acuerdo con las dimensiones introducidas en el ordenador.

Existen varios tipos de fresadoras CNC, y las más comunes son las de 3 ejes que se desplazan por los ejes X, Y y Z para permitir fabricar en 3 dimensiones. Las máquinas de 3 ejes son capaces de producir características más complejas girando y reajustando la pieza para poder acceder desde varios ángulos. 

Las máquinas de cinco ejes mejoran este proceso añadiendo dos movimientos direccionales más, mediante la rotación a través de los ejes X e Y. Esta técnica es ideal para fabricar piezas complejas y precisas, pero el inconveniente es que el uso de esta tecnología puede erosionar tu presupuesto, ya que la complejidad añade costes.  Aunque no lo creas, 5 ejes de movimiento deberían ser capaces de definir cualquier geometría 3D. Sin embargo, sujetar la pieza y girarla libremente en todas las direcciones no es práctico, por lo que ahora existen máquinas de 6, 7 o incluso 12 ejes, aunque yo diría que es muy poco probable que necesites utilizarlas a menos que necesites piezas extremadamente complejas, porque la inversión es enorme, igual que el tamaño de la máquina.

 

¿Cuál es el futuro inmediato del mecanizado CNC?

Como puedes ver, se ha evolucionado mucho en el desarrollo de máquinas de fresado CNC cada vez más complejas, que son cada vez más grandes, más caras y para cuyo manejo se necesitan más habilidades.  Incluso si subcontratas el mecanizado CNC, pagarás más por esta complejidad, ya que los fabricantes especializados tienen que recuperar su inversión.  Si tienes una pieza extremadamente compleja que requiere una precisión increíble y para la que necesitas grandes tiradas, entonces podrías justificar la inversión.  Pero para la gran mayoría de los trabajos, el mecanizado de 3 ejes, o como mucho de 5 ejes, será más que suficiente.

Al fin y al cabo, hay más de una forma de resolver un problema; por ejemplo, fabricar dos o más piezas menos complejas y luego atornillarlas, soldarlas o unirlas como parte de un proceso de montaje secundario será, por lo general, una solución mejor y más barata que intentar mecanizar una sola pieza extremadamente compleja.

Entonces, ¿por qué se centra la atención en desarrollar nuevas máquinas caras y enormes que ofrecen un rendimiento cada vez menor? Es un poco como Microsoft Office.  La mayoría de nosotros utilizamos Word, pero en realidad solo usamos el 20% de su capacidad y, sin embargo, Microsoft sigue añadiendo nuevas funciones, la mayoría de las cuales probablemente nunca necesitaremos, usaremos ni conoceremos.

En lugar de hacer mejoras incrementales cada vez más pequeñas en el proceso, creemos que mejorar el proceso en sí mismo es mejor.  Aquí es donde podemos obtener los verdaderos beneficios.

 

Automatizar el proceso

Volvamos al principio y examinemos el proceso de fabricación de una pieza.

Todo empieza con el ingeniero de diseño que trabaja en su CAD para diseñar la pieza o el componente que necesita.  Tradicionalmente, un operario cualificado se encargaba de programar el código G listo para la fabricación asistida por ordenador (CAM). 

Pero una vez hecho el diseño, ¿por qué habría que dar otro paso? La buena noticia es que puedes convertir el CAD en código G con muchos paquetes de CAD, pero todavía hay que dar un paso atrás.

Después de haber diseñado la pieza, ¿cómo sabes que la puedes fabricar mediante el mecanizado CNC y con las tolerancias que deseas?  Tu CAD debería ser el hilo conductor digital que enlaza todo el proceso con poca o ninguna intervención humana.

Al fin y al cabo, con la Industria 4.0 todos deberíamos vivir en un mundo conectado.  Gran parte del mecanizado CNC sigue dependiendo de tener un maquinista experto.  Cuando envías el diseño, normalmente es una persona la que tendrá que comprobar que se puede fabricar empleando el proceso que conoce.  Si no es así, te lo tendrá que devolver para que puedas rediseñarlo o modificarlo.

En Protolabs hemos automatizado este proceso.  Una vez que envíes tu CAD, nuestro software comprobará la fabricabilidad y elaborará un presupuesto.  Si se sugieren o requieren modificaciones, el informe de fabricabilidad del diseño que genera automáticamente el software se mostrará en tu CAD.  Cuando estés satisfecho con el diseño y la fabricación, nuestro software generará el código necesario para el mecanizado exactamente como se especifica en el presupuesto.

 

Más rápido y más rentable

Esto hace que el proceso sea mucho más rápido y rentable, lo que puede suponer una verdadera diferencia para los trabajos pequeños y medianos o para la creación de prototipos y la prueba de piezas nuevas.

Con la automatización también se consigue que este nivel de servicio sea el mismo para todos, sea cual sea el tamaño del proyecto.  Los talleres de mecanizado tradicionales darán prioridad, como es lógico, a los proyectos que les supongan más dinero, ya sea por el tamaño del pedido o por la complejidad de la pieza necesaria, dependiendo, por supuesto, de sus capacidades.

La automatización del proceso iguala las condiciones, de modo que si se trata de un prototipado o tal vez solo necesitas una cifra pequeña o mediana de piezas, sigues obteniendo la misma velocidad y nivel de respuesta. 

Como toda esta información se genera y recopila desde el principio, podemos cortar y enviar piezas de plástico y metal mecanizadas por CNC a medida en tan solo 24 horas.  Pero si no lo necesitas tan rápido, puedes optar por una fecha de entrega posterior y pagar menos, para que puedas incluso establecer tus propios términos y condiciones de forma automática.

Todo este proceso comienza con tu CAD, lo que significa que después de diseñar la pieza, tenemos un hilo digital que podemos utilizar durante toda la operación de mecanizado CNC, desde tu ordenador hasta la entrega final.

La automatización es algo más que el fresado y el torneado CNC, abarca todo a partir del diseño. Ahí es donde radica el futuro del fresado CNC.  Es realmente la Industria 4.0 en acción.


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