Mecanizado de torneado


¿Qué es el torneado CNC?


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El torneado CNC, también conocido como torneado por control numérico por computadora, es un proceso de mecanizado moderno que se utiliza para crear componentes cilíndricos eliminando material de una pieza de trabajo. Implica el uso de máquinas controladas por computadora, generalmente tornos, para dar forma precisa a la pieza de trabajo de acuerdo con instrucciones programadas. Las herramientas de corte están guiadas por el sistema de control por computadora para lograr altos niveles de precisión y eficiencia. El torneado CNC se utiliza ampliamente en la fabricación por su capacidad de producir piezas personalizadas con tolerancias estrictas y repetibilidad, lo que lo hace adecuado para una variedad de materiales y volúmenes de producción.






¿Cómo funciona el torneado CNC?


1. Confirme la geometría y el tamaño de la pieza de trabajo


Antes de comenzar el proceso de torneado, es fundamental verificar la geometría y las dimensiones de la pieza de trabajo de acuerdo con los dibujos CAD proporcionados. Esto implica confirmar detalles como el diámetro, la longitud, los requisitos de acabado superficial, las tolerancias de mecanizado y otros parámetros relevantes de la pieza de trabajo.




2. Elija la herramienta de torneado adecuada


Durante el proceso de torneado CNC, los fabricantes deben elegir cuidadosamente una herramienta que sea apropiada para el material y la geometría de la pieza de trabajo, considerando factores como los filos, los ángulos y la dureza. Al mismo tiempo, deben establecer los parámetros del proceso, incluida la velocidad de rotación, la velocidad de avance, la profundidad de corte y otras configuraciones relevantes.




3. Ajuste el eje de movimiento del torno


Antes de iniciar el proceso de torneado, es imprescindible calibrar los diferentes ejes de movimiento del torno, incluyendo el eje de avance longitudinal, el eje de avance transversal y el eje principal. Este ajuste es crucial para garantizar que la herramienta de torneado pueda cortar con precisión la pieza de trabajo en la posición y dirección deseadas.



4. Configuración de parámetros del proceso de corte


Según el material de la pieza de trabajo y las necesidades específicas de mecanizado, predefinimos la velocidad del torno, el avance, la profundidad de corte y otros parámetros para lograr el resultado de mecanizado deseado. Este enfoque proactivo garantiza que el proceso de mecanizado se alinee con los requisitos previstos y dé como resultado la calidad y precisión esperadas.




5. Proceso de torneado


Durante el proceso de torneado, es fundamental maniobrar la herramienta de torneado a lo largo de los ejes axial y transversal de la pieza de trabajo para realizar operaciones de corte o rectificado. Es importante mantener una distancia de contacto mínima entre la herramienta de torneado y la superficie de la pieza de trabajo para garantizar un corte preciso y eficaz.




6. Inspección

Una vez finalizado el proceso de torneado, Keming Machine Shop realiza una inspección exhaustiva de la pieza de trabajo para verificar el cumplimiento de los parámetros especificados, incluidas las dimensiones, la forma y el acabado de la superficie. Esta inspección también tiene como objetivo identificar cualquier defecto, deformación u otros problemas que hayan podido surgir durante el proceso de mecanizado.

Consideremos como ejemplo el torneado CNC de una pieza de eje. Es crucial analizar las características estructurales, las especificaciones de tamaño y los posibles desafíos de mecanizado de la pieza. Dados los estrictos requisitos de rugosidad de la superficie, optamos por herramientas de acero de alta velocidad para facilitar el corte a alta velocidad. En la práctica, comenzamos asegurando la pieza de trabajo en el torno CNC y luego configurando la velocidad de corte, el avance y la profundidad de corte adecuados. Posteriormente, se inicia el sistema CNC para poner la herramienta de torneado en movimiento a lo largo de la trayectoria predeterminada. A lo largo del proceso de mecanizado, se realizan ajustes continuos a los parámetros de corte para mantener un equilibrio entre calidad y eficiencia de corte. Finalmente, un análisis exhaustivo de los resultados del mecanizado nos permite determinar si la precisión dimensional y la rugosidad de la superficie de la pieza se alinean con las especificaciones de diseño.




Tipos de operaciones de torneado CNC


Giro en línea recta

El torneado lineal es un proceso de mecanizado que emplea herramientas de corte para reducir uniformemente el diámetro de la pieza de trabajo. Esta tecnología está diseñada específicamente para lograr un espesor predeterminado del material. Al eliminar rápidamente una parte del material, previene eficazmente alteraciones en el diámetro del producto. Este proceso se denomina ocasionalmente mecanizado en desbaste y requiere un mecanizado posterior para lograr precisión dimensional.


moleteado

Esta operación implica crear patrones irregulares, en ángulo o que se cruzan en la superficie de la pieza de trabajo mediante mecanizado. El patrón resultante normalmente mejora el agarre al aumentar la fricción. Es particularmente adecuado para producir pernos y tuercas destinados a orificios roscados. Es importante resaltar que esta operación puede requerir el uso de una herramienta moleteadora especialmente diseñada.


Segmentación

La segmentación es una técnica de mecanizado que implica el uso de una herramienta de corte de un solo punto para crear una ranura profunda en el material, eliminando efectivamente las secciones internas. Como su nombre indica, este proceso da como resultado la producción de piezas separadas o el corte de secciones del material original.


Torneado cónico

El torneado cónico es el proceso de disminuir gradualmente el diámetro del material de un extremo al otro. Esto se logra mediante el movimiento angular entre el material y la herramienta de corte, lo que lleva a una transición gradual y una reducción del diámetro de la pieza de trabajo. Al igual que otras operaciones de torneado, el resultado final del torneado cónico es un producto cilíndrico.


Enhebrado

El roscado, como proceso de torneado CNC, implica que la herramienta de corte se mueva a lo largo del costado del material para crear roscas en la superficie externa de la pieza de trabajo. Estos hilos constan de ranuras en espiral con longitudes y espacios específicos.


Ranurado

Esta operación de torneado implica la creación de un corte estrecho o ranura en la pieza de trabajo. Implica el uso de un cabezal de herramienta afilado para cortar una ranura del mismo ancho que la herramienta de corte. Utilizando una variedad de herramientas de corte, también se pueden mecanizar ranuras más anchas.




Materiales comunes de torneado CNC


Metal:

Los materiales metálicos, como el acero, el aluminio, el cobre, el titanio y el níquel, se utilizan habitualmente en los procesos de torneado CNC debido a su alta resistencia, dureza y excelente conductividad eléctrica. Estos materiales encuentran amplias aplicaciones en la industria aeroespacial, la fabricación de automóviles, la producción de maquinaria y otras industrias. Al mecanizar materiales metálicos, es fundamental elegir herramientas de corte y parámetros de mecanizado adecuados en función de la dureza y resistencia del material.


El plastico:

El plástico es otro material predominante para el torneado CNC, ampliamente utilizado en artículos cotidianos, productos electrónicos, equipos de comunicación y más. Los materiales plásticos suelen exhibir una excelente resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y baja densidad. Los diferentes tipos de plásticos varían en resistencia y rigidez. Al mecanizar materiales plásticos utilizando tornos CNC, se debe prestar especial atención a la velocidad de corte, la velocidad de avance y el uso de refrigerantes.


Materiales compuestos:

Los materiales compuestos utilizados en el torneado CNC, como la fibra de carbono y la fibra de vidrio, son conocidos por su peso ligero, alta resistencia y rigidez. Se emplean ampliamente en los sectores aeroespacial, construcción naval, equipamiento deportivo y otros sectores. El mecanizado de materiales compuestos requiere una consideración especial en la selección de herramientas de procesamiento y el control de los parámetros de procesamiento para evitar grietas y daños a estos materiales.




Ventajas del torneado CNC


Precisión:

El torneado CNC ofrece la importante ventaja de una alta precisión. A diferencia del torneado mecánico tradicional, que depende del control manual y es susceptible a factores humanos, el torneado CNC utiliza el movimiento de la herramienta controlado por computadora para lograr un mecanizado preciso y garantizar la precisión del tamaño de la pieza.


Eficiencia:

Otro beneficio clave del torneado CNC es su alta eficiencia. El torneado mecánico tradicional requiere un ajuste manual de la posición y la velocidad de la herramienta, lo que resulta en una menor eficiencia de procesamiento. El torneado CNC, por otro lado, aprovecha los programas de procesamiento preescritos para permitir la operación automática, lo que mejora significativamente la eficiencia del mecanizado. Además, el torneado CNC puede realizar múltiples procesos simultáneamente, lo que aumenta aún más la eficiencia general.


Automatización:

El torneado CNC se caracteriza por un alto grado de automatización. A través del sistema de control por computadora, los tornos CNC pueden lograr cambios automáticos de herramientas, mediciones, correcciones y otras funciones. Esto no sólo reduce la intensidad del trabajo del operador sino que también mejora la estabilidad y confiabilidad del mecanizado.


Flexibilidad y Diversidad:

El torneado CNC también ofrece flexibilidad y diversidad. Al modificar el programa de procesamiento, se pueden mecanizar diferentes piezas de trabajo para cumplir con diversos requisitos del producto. Además, el torneado CNC puede manejar el mecanizado de formas complejas, como curvas y superficies, satisfaciendo las necesidades de diversas piezas.



Limitaciones del torneado CNC


Al evaluar el torneado CNC como proceso de mecanizado, es importante considerar sus limitaciones antes de tomar una decisión. El torneado CNC es principalmente adecuado para mecanizar piezas simétricas a lo largo del eje de rotación. Sin embargo, para piezas con formas asimétricas, se deben emplear métodos de mecanizado alternativos. Además, el torneado CNC no es adecuado para piezas con secciones irregulares y, en tales casos, otras técnicas de mecanizado como el fresado CNC son más apropiadas.



Tipos de tornos CNC


El torneado CNC utiliza principalmente tornos, pero existen muchos tipos de estas máquinas, cada una de ellas adecuada para operaciones de torneado específicas. Hay cuatro tipos principales de tornos CNC que se utilizan habitualmente en proyectos de mecanizado:

Torno CNC horizontal

Estos tornos cubren todas las características estándar de un torno típico y se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones industriales. Son especialmente adecuados para operaciones de torneado y mandrinado.

Torno CNC vertical

Al igual que en los tornos horizontales, la principal diferencia es cómo sujetan la pieza de trabajo. En este caso, el material se coloca verticalmente comenzando desde abajo, luego se gira y se corta. Por tanto, estas máquinas son ideales para operaciones con espacio limitado.

Centro de torneado horizontal

Un centro de torneado horizontal es un equipo cerrado que tiene capacidades de taladrado y fresado. Como sugiere el nombre, los centros de torneado montan la herramienta en orientación horizontal y la giran gradualmente para cortar la pieza de trabajo, utilizando la gravedad para ayudar en la eliminación del material.

Centro de torneado vertical

El centro de torneado vertical combina las características de un centro de torneado horizontal y una fresadora CNC. El diseño mantiene el mandril giratorio cerca del suelo para facilitar el manejo de piezas de trabajo grandes.




Ejemplos de piezas de torneado CNC


Partes del eje:

Los ejes son componentes alargados con forma de varilla que se utilizan a menudo en sistemas mecánicos para transmisión de potencia y soporte de carga. Lograr precisión y una alta calidad de la superficie es crucial al tornear ejes, lo que a menudo requiere torneado de precisión y torneado de diámetro exterior en un torno. Las piezas de eje se utilizan ampliamente en diversas industrias, como máquinas herramienta, bicicletas, automóviles, barcos, aeroespacial, etc.




Piezas cilíndricas:

Las piezas cilíndricas son una categoría común en el torneado CNC e incluyen componentes como hélices, cilindros hidráulicos, cojinetes, bridas, levas y manivelas. El mecanizado de piezas cilíndricas requiere experiencia en la selección y ajuste de herramientas de torno para garantizar la precisión y la calidad de la superficie.



Piezas de disco y funda:

Otro tipo común producido mediante torneado CNC incluye piezas de disco y manguito, como engranajes, bielas, cojinetes lisos y cuerpos de bombas. Al mecanizar estas piezas, se debe prestar atención a los detalles de selección de herramientas y secuencia de mecanizado.



otras partes:

Además de los tipos mencionados anteriormente, el torneado CNC también se utiliza para mecanizar una variedad de piezas de transmisión, componentes estructurales y conectores, incluidos tuercas, pernos, pasadores y bridas. Los requisitos de procesamiento de estas piezas varían y es necesario seleccionar los métodos y herramientas de procesamiento adecuados en función de dibujos específicos.



En resumen, el torneado CNC es un método de mecanizado ampliamente utilizado capaz de producir una variedad de piezas. Estas piezas se utilizan ampliamente en la fabricación de maquinaria, automóviles, aeroespacial, maquinaria de ingeniería, construcción naval y otras industrias.



Métodos de fabricación alternativos


Fresado CNC:

Similar al torneado CNC, el fresado CNC es un proceso de fabricación sustractivo en el que una herramienta giratoria elimina material de una pieza de trabajo estacionaria. Sin embargo, el fresado CNC ofrece una mayor versatilidad y puede crear formas complejas. El proceso es ideal para producir prototipos, moldes y piezas con diseños complejos. A diferencia del torneado CNC, el fresado CNC puede manejar una gama más amplia de formas y diseños, lo que lo convierte en un método de fabricación alternativo ideal para formas complejas o requisitos de mecanizado multieje.



Fundición a la cera perdida:

La fundición a la cera perdida es un método de fabricación de varios pasos que se utiliza para crear piezas metálicas. Implica crear un patrón de cera de la pieza deseada, recubrirla con una capa de cerámica y luego derretir la cera para dejar una capa hueca. Luego, el metal fundido se introduce en la carcasa y se enfría para formar una pieza metálica sólida. A diferencia del torneado CNC (un proceso de mecanizado sustractivo), la fundición a la cera perdida es una forma de fabricación aditiva. Es particularmente beneficioso para producir piezas pequeñas de precisión con acabados superficiales finos y geometrías complejas que pueden ser difíciles de lograr con torneado CNC.



forjar:

La forja es un proceso de fabricación que da forma al metal aplicando fuerzas de compresión localizadas, a diferencia del torneado CNC, que elimina el material para lograr la forma deseada. La aplicación de presión y calor en la forja crea piezas fuertes y duraderas porque alinea la estructura de grano del metal, mejorando así sus propiedades mecánicas. El método es ideal para la producción en masa de piezas como componentes de automoción, componentes aeroespaciales y herramientas industriales. No se elimina material durante el proceso de forjado, a diferencia del torneado CNC, que mejora las propiedades de resistencia.










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