Cómo desempeña sus tareas la ingeniería de precisión CNC

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Publicado el 12 de marzo de 2019 | Por Candy, jefa de proyecto de Sendot Technology

La mayoría de las industrias CNC modernas dependen de piezas procesadas con las tolerancias más estrictas, con acabados superficiales tipo espejo y una alta fiabilidad. Todo ello hace que los productos modernos sean robustos, eficientes y competitivos. Todo ello impulsa hacia adelante el progreso industrial. Sin embargo, esas piezas no se van a producir solas. Debemos agradecer a la ingeniería de precisión CNC todas las piezas de alta calidad que nos permiten conducir coches, volar a distintos continentes y sentarnos aquí a leer este texto. Fabricar piezas precisas es una tarea agotadora que implica una serie de etapas en las industrias de fabricación de prototipos.

Desarrollo del diseño de piezas precisas

Existe una lucha constante entre los diseñadores y los ingenieros mecánicos en lo relativo a la precisión de las piezas desarrolladas. Los diseñadores abordan los problemas que encuentran desde un punto de vista teórico y, en un mundo ideal, querrían que cada pieza de la máquina tuviera una precisión perfecta, lo más cercana posible a una geometría ideal. Sin embargo, si fabricáramos las cosas como querrían los diseñadores, todo costaría una cantidad de dinero insuperable con poca eficiencia adicional. Por cierto, lo mismo podría decirse de la complejidad geométrica.

Por lo tanto, los ingenieros de fabricación y los diseñadores discuten. Existe incluso una broma en la que la pieza ideal para un ingeniero de fabricación es un tronco de madera, mientras que el diseñador quiere crear un avión. Así pues, el resultado es un producto que presume de superficies muy precisas en lugar de piezas muy precisas. Esta lucha elimina las características económicamente ineficientes y reduce el coste del producto manteniendo un gran rendimiento.

Determinar las principales tareas tecnológicas

Ahora que hemos determinado que las piezas de alta precisión son en realidad piezas con una superficie o grupos de superficies de alta precisión, se hace evidente que el proceso de fabricación puede dividirse en dos etapas. La primera etapa consiste en fabricar la pieza requerida con una calidad normal, dejando cierto exceso de material en las superficies que necesitan la máxima precisión.

La segunda etapa se ocupa únicamente de alcanzar la precisión y los requisitos de rendimiento exigidos (como la dureza del material, la resistencia a la tracción y parámetros adicionales de acabado superficial). Cada pieza plantea una tarea individual y separada con su propia combinación de propiedades, y antes de diseñar el proceso de fabricación es vital considerar la forma en que esas tareas pueden abordarse. Si la pieza tiene muchas superficies precisas con distintos grados IT, la segunda etapa del proceso de fabricación puede subdividirse en grupos de IT.

Estrategia de ingeniería CNC

El mecanizado de precisión CNC se realiza principalmente mediante procesado abrasivo, ya que produce el mejor resultado. Existe una dureza mínima que el material debe tener para poder rectificarse de forma eficiente, por lo que las piezas suelen tratarse térmicamente al menos en cierta medida. Sin embargo, la mayoría de estas piezas requieren un temple complejo de varias etapas, así que lo que realmente tendrás que resolver es cómo restaurar las superficies de referencia tras el tratamiento.

Aparte de eso, los especialistas en ingeniería de precisión CNC de Sendot Technology han desarrollado diferentes estrategias para fabricar distintas características de las piezas, como agujeros profundos, estrechos y precisos, planos muy uniformes y lisos o grupos de superficies que requieren un posicionamiento preciso entre sí.

Por ejemplo, esta última tarea puede lograrse mecanizando ambas superficies en una única fijación o sujetando la pieza por una superficie mientras se mecaniza la otra.

Cómo cumplir los requisitos de rendimiento

Muchas piezas de alta calidad tienen requisitos específicos. Por ejemplo, los engranajes deben tener superficies muy duras conservando al mismo tiempo la blandura del núcleo del material. Eso se consigue mediante el temple superficial. Otras piezas requieren el uso de carbono o nitrógeno junto con el tratamiento térmico para alcanzar la dureza requerida. Hay piezas que necesitan recubrirse, y la capa de recubrimiento es tan fina que se aplica en forma de iones o átomos individuales. Y todos estos métodos son bastante complejos, necesitan sus propios parámetros para cada material y cada característica de dureza o recubrimiento.

¿Cómo resolver esto? Imagina que tienes un eje especializado que requiere nitrocarburación. Nunca lo has hecho antes e invertir en este método lleva mucho tiempo y es bastante inútil, porque puede resultar que no vuelvas a usarlo una vez terminado el lote. Bueno, yo he encontrado dos soluciones. Subcontratar. Puede haber un taller mecánico o de prototipos cerca que pueda realizar esas operaciones por ti.

El coste por pieza será mayor, pero en realidad ahorrarás en inversiones y en la contratación de personal. La otra opción es hablar con el diseñador y convencerlo de que cambie a un material más caro que no requiera un tratamiento tan complejo. La mecanibilidad general del material puede ser menor, pero es posible que aun así ahorres dinero al evitar la adopción de una tecnología previamente desconocida.

Medición de alta precisión y control de calidad

Una de las tareas más importantes de la ingeniería de precisión CNC es encontrar la manera de comprender realmente si la pieza que has creado tiene la calidad que necesitas. No es una tarea trivial, porque las piezas de mecanizado CNC de precisión suelen tener una tolerancia más estrecha que la de la mayoría de los equipos de medición. ¿Cuáles son las posibles recomendaciones aquí?

1. Evita utilizar utillajes en la medida de lo posible. Cada elemento del sistema de medición introduce errores adicionales, así que es mejor evitarlos por completo. Las mediciones modernas de alta precisión se llevan a cabo con la pieza apoyada sobre una placa de piedra muy uniforme (si es posible).
2. La medición óptica es una buena opción. La mayoría de las herramientas de medición dependen del contacto físico para medir la tolerancia o el acabado superficial. Sin embargo, las piezas de contacto se desgastan y pierden precisión. Las herramientas de medición óptica no lo hacen y, además, ningún agente no deseado puede interferir en el momento en que la herramienta y la pieza se tocan.
3. Si no hay forma de determinar la precisión de la pieza, pruébala. Esa es la única manera en que puedes determinar realmente si las cualificaciones de rendimiento de la pieza son suficientes. También puedes medir los requisitos de la pieza de forma indirecta. Por ejemplo, los ejes de alta velocidad de rotación, como los utilizados en herramientas de rectificado y equipos de mezclado de medicamentos, requieren una excentricidad radial IT4 o inferior, prácticamente imposible de medir. Por eso, simplemente se instalan en cojinetes de película de aire y se prueban. Si la temperatura de trabajo del eje está dentro de los límites, significa que la excentricidad es lo bastante pequeña.

Sendot Technology: tu socio de confianza en ingeniería de precisión CNC

En Sendot Technology,  siempre nos dedicamos a convertirnos en un productor líder de servicios de mecanizado de precisión en las industrias de fabricación rápida, que abarcan la creación de prototipos CNC de precisión, el utillaje de matrices de precisión y las piezas de aluminio de precisión, entre otros. Poseemos avanzadas máquinas CNC de 5 ejes con tecnología de vanguardia, lo que nos permite centrar nuestros esfuerzos en producir piezas de precisión superior para cualquier cliente de todo el mundo, con el más alto nivel de calidad y entregas puntuales,  sin importar la complejidad.