Mecanizado CNC de precisión de magnesio y titanio para soportes de equipos de automatización

Explora cómo se utilizó el mecanizado CNC para fabricar piezas de soporte de magnesio y titanio para sistemas de automatización, equilibrando el diseño ligero con tolerancias estrictas.

Vistazo general del proyecto

	Información
Industria	Sector de automatización
Producto	Soporte de equipo
Tecnología	Mecanizado CNC
Material	Aleación de magnesio AZ 31, Titanio Grado 5
Acabado superficial	Tal cual mecanizado
Cantidad	2 piezas de aleación de magnesio y 6 piezas de aleación de titanio
Plazo de entrega	8 días hábiles

Acerca del proyecto

En el campo de la automatización industrial, los soportes de equipos no solo eran componentes estructurales críticos, sino que también incidían directamente en la estabilidad y la fiabilidad del sistema. A medida que los equipos de automatización evolucionaban hacia un mayor rendimiento y un diseño ligero, los clientes imponían exigencias cada vez más estrictas a los componentes de soporte. Estas piezas debían cumplir los requisitos de diseño en cuanto a resistencia y rigidez, al tiempo que equilibraban las propiedades del material y la precisión del mecanizado.

Este proyecto trata sobre soportes de equipos de automatización fabricados con aleación de magnesio AZ31 y titanio Grado 5, dos materiales valorados por su combinación de resistencia y ligereza. Las piezas de soporte se fabricaron con un control dimensional estricto y conservaron acabados superficiales tal cual mecanizados para cumplir los estándares requeridos de apariencia, ajuste y rendimiento.

Análisis de la estructura de la pieza de soporte

El soporte se utilizaba en el módulo central de posicionamiento de equipos de automatización de alta precisión, donde debía soportar movimiento a alta velocidad y vibración continua. Fabricado con aleaciones de magnesio y titanio, equilibraba un diseño ligero con resistencia estructural. La pieza presentaba paredes delgadas y grandes aberturas, lo que aumentaba el riesgo de deformación. Debía cumplir tolerancias estrictas —0,01 mm para paralelismo, perpendicularidad, planitud y posicionamiento de agujeros—, lo que convertía el control de precisión en un desafío clave a lo largo de todo el proceso de mecanizado.

Estrategias de mecanizado específicas por material para los componentes del soporte

Para garantizar tanto la precisión dimensional como la integridad superficial, se adoptaron estrategias distintas según las características específicas de la aleación de magnesio AZ31 y el titanio Grado 5.

Aleación de magnesio AZ31: control de la deformación en secciones ligeras

Las secciones AZ31 del soporte estaban diseñadas para la reducción de peso, lo que las hacía más delgadas y vulnerables al calor y la vibración durante el mecanizado. Debido al bajo punto de ignición del magnesio (alrededor de 450 °C), el calor por fricción representaba un peligro de incendio. Para mitigarlo, seleccionamos herramientas afiladas para reducir la resistencia de corte, aplicamos un flujo constante de refrigerante para el control de la temperatura y garantizamos una evacuación ininterrumpida de la viruta. Se mantuvieron extintores de arena seca en el lugar como precaución de seguridad.

Además, la blandura del magnesio provocaba adherencia de la herramienta y superficies rugosas, propensas a la oxidación y al amarilleamiento. Para abordar esto, adoptamos una estrategia de alta velocidad y corte poco profundo para minimizar el calor y mejorar el acabado superficial.

Para contrarrestar la tensión térmica y evitar la deformación de las paredes delgadas, se utilizó una estrategia de desbaste en dos pasadas: la primera pasada dejaba una demasía de mecanizado para liberar tensión, seguida de una pasada de acabado para lograr las tolerancias finales.

Titanio Grado 5: precisión y rigidez para secciones portantes

Las secciones de titanio Grado 5 servían como puntos portantes del soporte, requiriendo tanto resistencia como estabilidad dimensional. Sin embargo, la baja conductividad térmica del titanio provocaba una acumulación localizada de calor, aumentando el riesgo de distorsión. Implementamos refrigerante direccional de alta presión para disipar el calor de manera eficiente y aplicamos un enfoque de corte ligero y por capas para mantener la precisión dimensional.

Con agujeros profundos y cavidades estrechas en las piezas de soporte, las virutas largas y continuas del corte de titanio a menudo se enrollaban alrededor de las herramientas o bloqueaban las rutas de evacuación. Para evitar daños en las herramientas, añadimos pausas programadas de limpieza de viruta y capacitamos a los operarios para monitorear los sonidos de corte e intervenir si era necesario.

Debido a las altas fuerzas de corte del titanio, las áreas de paredes delgadas del soporte eran susceptibles a la vibración (chatter) y a la ondulación superficial. Para reducir esto, utilizamos herramientas de alta rigidez y aplicamos un proceso de mecanizado escalonado —desbaste, semiacabado y acabado—, permitiendo un refinamiento gradual de las tolerancias. El desgaste de la herramienta se monitoreaba continuamente para evitar errores dimensionales y defectos superficiales.

Soluciones de mecanizado personalizadas basadas en características

Además de los desafíos específicos del material, las características estructurales del soporte requerían soluciones de mecanizado personalizadas para garantizar la estabilidad y la precisión a lo largo del proceso.

Riesgo de deformación por paredes delgadas y grandes aberturas

El diseño ligero del soporte incluía grandes aberturas y secciones de paredes delgadas, lo que aumentaba el riesgo de deformación durante el mecanizado. Por lo tanto, primero se desbastaron las áreas no críticas, mientras que las operaciones de acabado en las características críticas se pospusieron hasta etapas posteriores. También dejamos estructuras de conexión temporales en las aberturas para evitar la deformación hacia el interior, retirando estas conexiones solo con herramientas finas tras completar las demás operaciones.

Garantizar la precisión geométrica en todas las superficies

Para las características que requerían alta perpendicularidad, utilizamos fresado en ángulo recto, garantizando primero la planitud de la superficie de datum A antes de mecanizar las superficies relacionadas. Dado que las seis caras de la pieza requerían mecanizado, utilizamos indexado de cinco ejes 3+2 para cinco caras, y luego utillajes personalizados para la sexta cara a fin de evitar errores de reposicionamiento.

Control de precisión de la posición de los agujeros y las distancias a los bordes

La precisión de la posición de los agujeros representó otro desafío importante, particularmente las tolerancias estrictas de las distancias de agujero a borde. Optamos por mecanizar primero los agujeros de referencia, utilizando la función de medición en proceso de la máquina para ajustar las distancias agujero-borde en tiempo real antes de acabar los bordes relacionados y garantizar la precisión dimensional. Todo el proceso de mecanizado empleó máquinas de 3 ejes para un desbaste eficiente, seguido de acabado de cinco ejes 3+2 para las características complejas, equilibrando la eficiencia con la precisión.

Aseguramiento final de la calidad

Antes de la entrega, realizamos inspecciones exhaustivas utilizando equipos CMM Zeiss, verificando estrictamente todas las tolerancias dimensionales críticas y las características geométricas —como la planitud, la perpendicularidad y el posicionamiento de los agujeros— para garantizar que los soportes cumplieran los requisitos de ensamblaje del equipo de automatización.

Comentarios y plan futuro

El cliente quedó satisfecho con los resultados del proyecto y planea avanzar con lotes adicionales. Con base en esta colaboración, optimizará aún más el diseño de la pieza de soporte para la reducción de peso y la facilidad de ensamblaje. La experiencia de Sendot Technology en el mecanizado de múltiples materiales y el control de precisión en geometrías complejas contribuyó a la ejecución fluida del proyecto. Nuestra capacidad para responder rápidamente, gestionar tolerancias estrictas y apoyar tanto el prototipado como la producción puede garantizar resultados rentables y de alta calidad.