Fresado CNC de la A a la Z
El fresado CNC es uno de los procesos de fabricación por arranque de viruta más importantes de la industria moderna. En este artículo, FACTUREE explica todos los aspectos relevantes. Entre ellos se incluyen los fundamentos técnicos, los componentes de las máquinas y las herramientas. También se abordan los materiales, los sectores y los costes.
¿Qué es Fresado CNC?
CNC son las siglas de «Computerized Numerical Control», es decir, «control numérico asistido por ordenador».
En el fresado CNC, FACTUREE utiliza una herramienta giratoria que retira material de una pieza de trabajo. Los movimientos de la máquina están totalmente determinados por un programa de control. FACTUREE clasifica el fresado CNC como un proceso de fabricación sustractivo. En él, se retira material de forma selectiva hasta obtener las geometrías deseadas.
Los orígenes tecnológicos del control CNC se remontan a la década de 1970. Desde entonces, este método se ha convertido en uno de los procesos de fabricación más precisos y fiables.
La diferencia fundamental con respecto al fresado convencional radica en el control. En el fresado convencional, un operario maneja la herramienta manualmente, lo que requiere experiencia y una atención constante. En el fresado CNC, un programa se encarga del control total de la trayectoria de la herramienta, la velocidad de giro y el avance. De este modo, la repetibilidad y la precisión aumentan considerablemente.
El proceso de fresado CNC: paso a paso
El proceso de fresado CNC es un procedimiento estructurado con precisión que abarca desde el diseño digital hasta el control de calidad final. En él se pasan por varias fases fundamentales.
Los pasos del proceso de fresado CNC se pueden resumir de la siguiente manera:
Diseño
El primer paso de cualquier proyecto de fresado CNC es el diseño en un programa de CAD. En este proceso CAD-CAM se crean el diseño digital y las características geométricas de la pieza final, incluidas todas las cotas, tolerancias y superficies funcionales.
Programación
En el siguiente paso, un programa de CAM convierte los datos CAD en programas CNC legibles por la máquina en formato G-Code. Este código define las trayectorias de las herramientas, la profundidad de corte, la velocidad de giro y el avance, y constituye las instrucciones de trabajo exactas para la máquina CNC.
Configuración y edición
Antes del mecanizado propiamente dicho, el operario selecciona las herramientas adecuadas y sujeta la pieza de trabajo de forma segura. A continuación, la máquina ejecuta los movimientos programados y retira material hasta alcanzar la geometría deseada.
Control de calidad y retoques
Tras el mecanizado, FACTUREE comprueba las tolerancias dimensionales de cada componente. En función de los requisitos, a continuación se aplican procesos de acabado como el rectificado, el anodizado o el recubrimiento en polvo, con el fin de mejorar las propiedades de la superficie y el aspecto.
Fresadora CNC: estructura, ejes, máquinas especiales
La fresadora CNC constituye el núcleo de la fabricación moderna y está compuesta por diversos componentes, configuraciones de ejes y mesas especiales que, en conjunto, permiten un mecanizado preciso.
Los ocho componentes clave
Una fresadora CNC se compone de varios componentes fundamentales que, al funcionar conjuntamente, permiten un mecanizado preciso.
Componente |
Función |
| mandril | Mantiene la fresa firmemente en su posición |
| Husillo portaherramientas | Genera el movimiento de rotación de la herramienta |
| Sujeción de piezas | Sujeta la pieza de trabajo durante el mecanizado |
| Dispositivo de cambio de herramientas | Cambia automáticamente entre diferentes herramientas |
| Lubricante refrigerante | Reduce la fricción y la generación de calor |
| Unidad de control | Procesa el código G y controla todos los movimientos |
| Herramienta de fresado | Elimina material de la pieza de trabajo |
| Panel de control | Permite el control y la supervisión manuales |
¿Por qué supone un riesgo la recualificación al cambiar de proveedor?
El número de ejes determina qué geometrías puede mecanizar una fresadora CNC.
- Las máquinas de 3 ejes son adecuadas para geometrías sencillas con movimientos a lo largo de los ejes X, Y y Z.
- Las máquinas de 4 ejes incorporan un eje giratorio que permite ángulos de mecanizado adicionales.
- Las máquinas de 5 ejes permiten el mecanizado de componentes y formas complejas, así como de geometrías más complejas, en una sola operación, como es el caso de los álabes de turbina, ya que la herramienta y la pieza se pueden mover simultáneamente en cinco direcciones.
- Las fresadoras de pórtico, por su parte, están diseñadas para piezas de gran formato, en las que la herramienta se guía a través de un pórtico fijo.
Mesas especiales para máquinas
Las mesas con consola permiten ajustar la altura y son adecuadas para situaciones de sujeción flexibles. Las mesas de rejilla o matriciales cuentan con una red de orificios que permite fijar rápidamente las piezas de trabajo. Las mesas lisas ofrecen una superficie plana y continua y son especialmente adecuadas para piezas de gran tamaño o de forma irregular.
Métodos, herramientas y cinemática
El éxito del fresado CNC se basa en la coordinación precisa entre los procesos de fresado, la cinemática de la máquina y la selección de las herramientas adecuadas para cada geometría.
Resumen del proceso de fresado CNC
FACTUREE utiliza diferentes procesos de fresado en función de los requisitos de cada pieza:
- El fresado plano permite obtener superficies planas
- El fresado de perfiles sigue contornos complejos
- El fresado por inmersión se utiliza para realizar ranuras
- El fresado de acabado sirve para conseguir un acabado de alta calidad
- El fresado de desbaste permite una rápida eliminación de material en el mecanizado preliminar
- El fresado por rodillos se utiliza principalmente en engranajes.
- El fresado circular permite crear geometrías cilíndricas
- El fresado de contornos en 3D permite crear superficies libres tridimensionales complejas
- El fresado de roscas permite crear roscas internas o externas mediante una herramienta giratoria.
- Las fresadoras de bisel procesan los bordes y los biseles de las piezas
- El fresado trocoidal utiliza una trayectoria circular de la herramienta para un mecanizado de alto rendimiento que protege el material.
- El fresado HSC se realiza a alta velocidad de corte y con poca profundidad de corte
- El fresado en frío permite mecanizar aceros templados directamente con la fresa, como alternativa al rectificado.
Comparación entre fresadoras de 3, 4 y 5 ejes
| Criterio | Fresadoras de 3 ejes | Fresadoras de 4 ejes | Fresado de 5 ejes |
| Geometría | Geometrías simples y planas con mecanizado en una sola dirección | Un eje de rotación adicional permite el mecanizado en varias caras sin necesidad de cambiar la sujeción | Superficies de forma libre complejas y contornos en todas las direcciones del espacio |
| Contracortes | No es posible sin cambiar la sujeción de la pieza de trabajo | Posibilidad limitada debido al eje de rotación | Esto es posible gracias al movimiento simultáneo de la herramienta y la pieza de trabajo |
| Tolerancias | Adecuado para tolerancias estándar | Mayor precisión gracias a un menor número de cambios de tensión | Tolerancias muy ajustadas, incluso en geometrías complejas |
| Costes | Coste más bajo por pieza | Nivel medio de costes | Costes más elevados debido a una tecnología de maquinaria más compleja |
| Tiempo de entrega | Plazo de fabricación mínimo para piezas sencillas | Tiempo medio de tramitación | Mayor tiempo de programación, pero menos operaciones de cambio de bobina durante la fabricación |
Tipos de fresas
La elección de la fresa adecuada depende del material y de la geometría.
Entre los tipos más habituales se encuentran las fresas de vástago, las fresas tóricas, las fresas de radio, las fresas planas, las fresas frontales cilíndricas, las fresas esféricas, las fresas de radio de esquina, las fresas de disco y las fresas roscadoras.
Las fresas de metal duro y de diamante se utilizan para materiales especialmente abrasivos o duros.
Variedad de materiales en el fresado CNC
La elección del material adecuado es un factor fundamental en el fresado CNC, ya que los distintos grupos de materiales plantean requisitos específicos en cuanto al proceso de fresado y a la elección de la herramienta.
Metales
El aluminio destaca por su bajo peso y se utiliza con frecuencia en la construcción ligera. El acero ofrece una gran resistencia para componentes sometidos a grandes esfuerzos. El titanio se emplea en la tecnología médica y la aeronáutica debido a su biocompatibilidad y resistencia. El latón se utiliza a menudo para aplicaciones decorativas y en el sector de la electrónica.
Plásticos
El acrílico es adecuado para aplicaciones en las que prima el aspecto estético; el policarbonato destaca por su elevada resistencia a los impactos y el POM se caracteriza por su bajo desgaste, por lo que resulta especialmente adecuado para aisladores o prototipos.
Madera y materiales derivados de la madera
Para el fresado de madera dura y madera blanda se requieren diferentes velocidades de avance y geometrías de herramienta. Los materiales en placas, como el MDF, la madera contrachapada, el multiplex y los tableros aglomerados, plantean cada uno sus propios requisitos en cuanto a la herramienta y la aspiración.
Materiales compuestos de fibra
La fibra de vidrio reforzada con plástico (GFK) y la fibra de carbono reforzada con plástico (CFK) son materiales muy abrasivos, por lo que es necesario utilizar herramientas de diamante y un sistema especial de aspiración para reducir el desgaste de las herramientas y la exposición al polvo.
Ventajas e inconvenientes, así como procesos de fabricación alternativos
Aunque el fresado CNC establece unos altos estándares de precisión y flexibilidad, para elegir el proceso óptimo es fundamental realizar un análisis global de sus ventajas e inconvenientes, así como compararlo con otros métodos de fabricación.
Ventajas del fresado CNC
Este proceso ofrece una alta precisión, una elevada repetibilidad y una calidad constante; además, reduce el riesgo de errores humanos y permite fabricar piezas complejas a partir de una amplia gama de materiales diferentes. Dado que todas las piezas de una misma serie cumplen especificaciones idénticas, la eficiencia aumenta considerablemente.
Además, FACTUREE utiliza el fresado CNC para una amplia gama de materiales y geometrías. Dado que los programas, una vez creados, pueden repetirse tantas veces como se desee, este procedimiento resulta adecuado tanto para piezas únicas como para series más grandes.
Desventajas del fresado CNC
Una desventaja del fresado CNC es la mayor eliminación de material, ya que el material sobrante se convierte en desperdicio, lo que repercute directamente en los costes cuando se trata de materiales caros como el titanio. Además, la adquisición de una fresadora CNC requiere una elevada inversión inicial, así como personal cualificado para la programación y la puesta a punto.
En el caso de cavidades internas muy complejas, el fresado CNC se topa con límites físicos, ya que la herramienta debe acceder directamente a cada superficie. En estos casos, la fabricación aditiva suele ofrecer la solución más viable.
Comparación de alternativas
La fabricación aditiva es más adecuada para piezas con cavidades internas complejas y genera menos desperdicio. El moldeo por inyección resulta más económico para piezas de plástico que se fabrican por millones, aunque requiere una elevada inversión inicial en el molde de inyección.
Costes, optimización y aprovisionamiento
Factores que influyen en el precio
El precio de una pieza mecanizada con CNC depende de varios factores. El material, las geometrías complejas, la calidad del archivo CAD, el número de unidades y las estrictas tolerancias exigidas determinan conjuntamente el precio final.
Optimización de procesos en el día a día
Las soluciones especializadas, como una mesa de fresado adicional para realizar retoques manuales rápidos en paralelo al mecanizado CNC propiamente dicho, contribuyen a aumentar la eficiencia en el día a día de la producción.
Piezas fresadas por CNC en FACTUREE
FACTUREE es una plataforma digital de aprovisionamiento de piezas según plano que cuenta con una red de más de 2.000 socios de fabricación cualificados en Europa. Ofrecemos una amplia gama de opciones de fabricación; nuestra red incluye centros de fresado CNC certificados con tecnología de 3, 4 y 5 ejes, así como torneado CNC para metales, plásticos y materiales compuestos. A través de FACTUREE, puede encargar el fresado CNC de piezas individuales, prototipos y series pequeñas o grandes con tolerancias muy ajustadas.
¿Busca un especialista en fresado CNC con certificación ISO 9001 o AS9100, con capacidad de 5 ejes para superficies de forma libre complejas o con experiencia en rangos de tolerancia estrechos? También en este caso encontraremos al socio adecuado en función de la especialización en procesos, el parque de maquinaria y el nivel de certificación. ¡Sin tener que pasar por una tediosa búsqueda de proveedores!
En FACTUREE, el fresado CNC se puede combinar a la perfección con Acabado de superficies como el anodizado y el recubrimiento en polvo, con Torneado CNC para piezas torneadas y con tratamiento térmico, todo de un mismo proveedor.
Sus ventajas con la contratación a través de FACTUREE: Red especializada de empresas de fresado CNC certificadas (DIN EN ISO 9001, AS9100, NADCAP) | Presupuestos rápidos para piezas individuales, prototipos y producción en serie, desde el mecanizado de 3 ejes hasta el de 5 ejes | Solicitud directa con indicación del material, plano, tolerancias y número de piezas | Asistencia técnica en la elección de materiales, los procesos de fresado y la optimización del diseño por parte de un equipo de expertos | Fresado CNC combinable con torneado, acabado de superficies y tratamiento térmico, todo de un mismo proveedor.
Nota editorial: Esta guía se ha elaborado en colaboración con los expertos en tecnología de fabricación de FACTUREE, que cuentan con años de experiencia en la coordinación de procesos de producción certificados. Todos los datos son orientativos; solo son vinculantes la verificación y el acuerdo específicos de cada proyecto.
Preguntas frecuentes sobre el fresado CNC
¿Cuál es la diferencia entre fresado CNC y torneado CNC?
FACTUREE distingue ambos procesos en función del movimiento de la pieza de trabajo. En el fresado CNC, la herramienta gira, mientras que la pieza de trabajo suele permanecer fija. En el torneado CNC, por el contrario, es la pieza de trabajo la que gira, mientras que una herramienta fija retira material.
¿Qué materiales puede procesar FACTUREE mediante fresado CNC?
FACTUREE trabaja con una amplia gama de materiales, entre los que se incluyen metales como el aluminio, el acero, el titanio y el latón; plásticos como el acrílico, el policarbonato y el POM; así como materiales derivados de la madera y materiales compuestos de fibra, como el PRFV y el CFRP.
¿Cuánto tiempo tarda FACTUREE en fabricar una pieza fresada con CNC?
FACTUREE determina el plazo de entrega en función de la complejidad, el material y la cantidad de piezas del componente. A través de la plataforma en línea, los clientes reciben, ya en la fase de cálculo, una estimación vinculante del plazo de entrega previsto.
¿Qué sistemas de ejes utiliza FACTUREE en el fresado CNC?
FACTUREE trabaja con máquinas de 3, 4 y 5 ejes, en función de los requisitos de cada pieza. Las geometrías complejas de forma libre se fabrican en máquinas de 5 ejes a través de la red de socios certificados.
¿Es el fresado CNC adecuado para piezas individuales y prototipos?
FACTUREE fabrica tanto piezas individuales y prototipos como componentes en serie. El proceso de pedido digital es escalable y cubre ambos casos de uso mediante el mismo procedimiento.
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