Qué centro de mecanizado elegir

Un centro de mecanizado es una máquina-herramienta avanzada que ejecuta la fabricación de piezas, en general metálicas, mediante la eliminación de material. Para hacer referencia a estas operaciones de fabricación, se utilizan generalmente los términos fresado o mecanizado. Esta guía trata específicamente los centros de mecanizado CNC, es decir, con control numérico computarizado.

Centros de mecanizado: ver productos

  • ¿Cómo elegir un centro de mecanizado?

    Centro de mecanizado de 4 ejes de la marca COMAU

    La elección de un centro de mecanizado va a depender, esencialmente, de la forma prevista de las piezas, del material con el cual se van a fabricar y del espacio disponible para colocar la máquina.

    Según la complejidad de la forma de las piezas que se prevén fabricar, podrá elegir:

    • El número de ejes: una máquina-herramienta puede tener como mínimo 3 ejes lineales y como máximo 7 ejes. En la industria, la gran mayoría de centros de mecanizado están equipados con 5 ejes.
    • La orientación del husillo: vertical u horizontal.

    Por último, el espacio disponible en su taller o fábrica condicionará lógicamente la elección del tamaño de la máquina.

  • ¿Optar por un centro de mecanizado con cuántos ejes?

    Centro de mecanizado de 5 ejes de la marca Maschinenfabrik Berthold Hermle AG

    El número de ejes necesarios para un centro de mecanizado depende de la geometría de las piezas que se quieren fabricar. Las máquinas-herramienta de 5 ejes son las más utilizadas en la industria, pero existen también máquinas de 3 ejes, de 4 ejes, de 6 y hasta de 7 ejes. En esta sección, abordaremos exclusivamente las máquinas de 5 ejes por ser las más comunes. Éstas se dividen en dos tipos:

    • máquinas de 5 ejes simultáneos
    • máquinas de 3 ejes + 2

    En una máquina de 5 ejes, la herramienta de corte se mueve en los tres ejes lineales X, Y y Z y gira en los dos ejes rotativos A y B, simultáneamente. Es el llamado mecanizado simultáneo de 5 ejes. Éste tipo de mecanizado tiene la ventaja de poder fabricar piezas de geometrías complejas en una sola operación. Es decir, es posible fabricar los cinco lados de la pieza gracias al desplazamiento de la herramienta de corte sobre los 5 ejes. Se trata de una configuración muy interesante principalmente porque es capaz de fabricar piezas complejas, pero su precio es elevado.

    Existe otra configuración, de precio más asequible, que el mecanizado de 5 ejes: los centros de mecanizado de 3 ejes + 2. Estas máquinas ejecutan operaciones de fresado de 3 ejes. Los dos ejes de rotación sirven para posicionar y bloquear la herramienta de corte en una determinada posición e inclinación. Se trata de una configuración adecuada para la fabricación de piezas no muy complejas, para operaciones de desbaste y para la fabricación de moldes.

  • ¿Centro de mecanizado vertical u horizontal?

    Centro de mecanizado horizontal de la marca Mazak

    La orientación del husillo de un centro de mecanizado puede ser vertical u horizontal. Ambos sistemas presentan ventajas y desventajas.

    Centro de mecanizado horizontal

    • El husillo horizontal permite realizar cortes en ángulos pequeños, principalmente en los laterales de la pieza.
    • Es adecuado para fresar ranuras y para trabajar superficies planas.
    • También es adecuada para fabricar piezas de grandes dimensiones y de geometrías complejas.
    • Esta configuración facilita la eliminación de virutas.
    • El cambio de herramienta es rápido.
    • Tiene una función de cambio de palets.
    • Este tipo de mecanizado es el más adaptado para piezas pesadas que requieren trabajar varios lados de la pieza.

    Centro de mecanizado vertical

    • El eje está orientado verticalmente, lo que significa que las herramientas efectúan el corte en la parte superior de la pieza.
    • Permite fabricar todos los lados de una pieza de grandes dimensiones sin la intervención de un operador.
    • Este tipo de mecanizado es adecuado para afilar matrices y para fabricar herramientas.
  • ¿Qué materiales se pueden mecanizar?

    Es posible mecanizar distintos materiales. El tipo de material determinará la potencia necesaria y la velocidad de rotación del husillo de la máquina. Consulte la siguiente tabla para conocer las características que debe tener un centro de mecanizado en función del material que se va a trabajar.

    Material Potencia necesaria Velocidad de rotación (r/min) necesaria Características necesarias
    Aluminio Elevada Elevada Motor de accionamiento del husillo de alta velocidad
    Hierro fundido Par elevado Baja Motor de husillo de alto par

    Transmisión

    Rigidez

    Amortigüación de vibraciones

    Grafito / Materiales compuestos Par bajo Elevada Motor de accionamiento del husillo de alta velocidad

    Estabilidad térmica

    Sistema de retención de polvo

    Materiales plásticos Par bajo Elevada Motor de accionamiento del husillo de alta velocidad
    Titanio Par elevado Baja Motor de husillo de alto par

    Transmisión

    Rigidez

    Amortiguación de vibraciones

    Acero Par elevado Baja Motor de husillo de alto par

    Transmisión

    Rigidez

    Amortiguamición de vibraciones

    Trayectoria de la herramienta

    Vidrio / Cerámica / Piedra Par elevado Muy baja
    (para evitar pequeñas grietas)
    Herramienta diamantada sinterizada
    Madera Par intermedio Elevada Sistema de evacuación de virutas
  • ¿Qué otros criterios tener en cuenta?

     Además de lo anteriormente descrito, es importante tener en cuenta otra serie de criterios antes de adquirir un centro de mecanizado:

    • La velocidad de rotación: hemos visto que la velocidadad de rotación va a depender del tipo de material que se prevé mecanizar. Los materiales blandos requieren velocidades de rotación elevadas, principalmente para el acabado de las piezas. En cambio, los materiales más duros deben mecanizarse a velocidades más bajas.
    • La existencia de un cambiador de palets: contribuye a la automatización de las operaciones, es decir, sin vigilancia, y reduce los tiempos de ciclo.
    • La función de carga / descarga automática: permite realizar el mecanizado sin vigilancia.
    • El número de husillos
    • El control numérico computarizado (CNC): permite programar los movimientos que la máquina-herramienta debe efectuar para mecanizar una pieza determinada.
      • El sistema de control numérico computarizado dirige tanto la herramienta de mecanizado, como los palets donde se fijan las piezas, el sistema de cambio de piezas y el sistema de almacenaje.
      • El control numérico computarizado permite automatizar el conjunto de operaciones.
  • ¿Cómo dimensionar un centro de mecanizado?

    Podemos determinar la longitud de carrera necesaria basándonos en las dimensiones de las piezas que se prevén trabajar, concretamente en las dimensiones de los 3 ejes lineales X, Y y Z, expresados en milímetros.

  • ¿Qué innovaciones encontramos en centros de mecanizado?

    Centro de mecanizado de la marca Haas Automation

    Las máquinas-herramienta desempeñan un papel fundamental en la producción industrial. La transición hacia la industria 4.0 y para la fabricación del futuro, más inteligente, más eficiente y menos contaminante, obliga a repensar los procesos de fabricación.

    En esta línea, están surgiendo en el mercado nuevos aparatos con características innovadoras. Podemos destacar los centros de mecanizado conectados, los centros de mecanizado ecológicos y los centros de mecanizado híbridos.

    Centros de mecanizado conectados

    Con el desarrollo del Internet de las Cosas, se están creando máquinas-herramienta conectadas, como tantos otros equipos. Los centros de mecanizado son cada vez más sofisticados, equipados con sensores (de velocidad, de temperatura, etc.) que recogen y transmiten datos constantemente. Los datos recogidos permiten, por ejemplo, prever posibles averías de la máquina y realizar un mantenimiento preventivo.

    Las máquinas conectadas ofrecen también otras ventajas, como la posibilidad de controlarlas a distancia desde una tablet o smartphone y recibir alertas de avería en tiempo real, lo que permite proceder a reparla de inmediato. Por estas razones, los centros de mecanizado conectados garantizan una mayor productividad y presentan menor riesgo de avería.

    Centros de mecanizado ecológicos

    Para hacer que los procesos de fabricación sean más ecológicos, varias marcas están desarrollando nuevos centros de mecanizado que consumen menos energía y que tienen un menor impacto ambiental.

    La marca BENZ, por ejemplo, ha integrado en sus máquinas una tecnología de recuperación de energía para alimentar los sensores que tienen las propias máquinas. La velocidad de la herramienta, las vibraciones y el calor generado por la máquina constituyen fuentes de energía que pueden ser recuperadas para hacer funcionar los sensores, evitando tener que utilizar baterías, que contaminan más y que, además, deben cambiarse con regularidad.

    Centros de mecanizado híbridos

    Combinan el torneado y el fresado o, también, el fresado y la impresión 3D (fabricación por adición) en una sola máquina. La marca DMG MORI es pionera en este campo con el lanzamiento del Lasertec 65 3D, que combina el fresado y la fabricación por adición.

    Las máquinas-herramienta híbridas permiten aumentar la eficiencia productiva reduciendo los ciclos de producción. También ofrecen la posibilidad de crear piezas con geometrías imposibles de realizar con otras máquinas. Lógicamente, permiten ahorrar espacio, ya que no hace falta tener una máquina para cada función.

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