“AÑO DE LA UNIDAD, LA PAZ Y EL DESARROLLO”
Facultad de Ingeniería
Carrera de Ingeniería Industrial
Modalidad: CGT.
Curso: Tecnología industrial
Docente: Julia Soledad Liñán Colchado
Alumno: Carlos Robles Rojas
12 de noviembre de 2023
PROCESO DE MECANIZADO POR MÁQUINAS HERRAMIENTAS CNC
El proceso de mecanizado por CNC, es una operación que se realiza utilizando
controles informáticos y máquinas herramientas para eliminar el exceso de
material de una pieza en bruto. El principal objetivo de este proceso es fabricar
piezas en serie, con un alto grado de complejidad y precisión, reduciendo la
variabilidad de los productos, minimizando los reprocesos y optimizando la
productividad.
En los últimos años estas máquinas han tomado mayor importancia,
reemplazando a las máquinas herramientas convencionales. Debido a los
avances de la tecnología, es común encontrar máquinas de control numérico por
ordenador, o denominadas CNC, en todas las industrias. Las máquinas por control
numérico
computarizado
son
dispositivos
automatizados
que
fabrican
componentes industriales sin la asistencia directa por parte de la mano del hombre.
Utilizan códigos alfa numéricos enviados a través de un ordenador, lo que permite
a las fábricas la producción de piezas con precisión y rapidez. La máquina CNC ha
evolucionado considerablemente en tamaño y complejidad, desde sus inicios,
adaptándose a las tecnologías digitales.
Si bien es cierto, la principal función de una máquina herramienta CNC es la de
fabricar piezas en serie, debemos de tener en cuenta, que esto no sería posible sin
el complemento de algunas tecnologías, como la neumática.
TORNO CNC
1. IMPORTANCIA DE LA NEUMATICA EN UN PROCESO DE INDUSTRIAL
1.1 LA NEUMÁTICA
La neumática es la parte de la tecnología que emplea el aire comprimido para
transformarlo en trabajo. La neumática industrial se centra en estudiar el
desarrollo del gas presurizado como medio de transferencia de energía para
hacer funcionar diversos mecanismos con el uso de gases, como el aire
comprimido, nitrógeno u otros gases inertes, que funcionan como elementos
de transmisión de energía.
Actualmente se usa para hacer más fácil el movimiento mecánico. En sitios como
una nave, fábrica, taller, la instalación se da mediante una conexión por tuberías
para distribuir el aire comprimido a herramientas, maquinaria de montaje,
sistemas de limpieza, etc.
Hoy en día, el avance de la neumática ha traído significativos aportes tanto en
las tareas del hogar como en los sistemas industriales de automatización.
La neumática ha supuesto una de las aportaciones más destacadas a la
automatización de los procesos industriales en los últimos años. Esta tecnología
utiliza el aire comprimido como modo de transmisión de la energía que se
necesita para mover y hacer funcionar mecanismos. Un proceso que se
fundamenta en incrementar la presión del aire y, a través de la energía que se
acumula sobre los elementos del circuito, efectuar un trabajo útil.
Hoy en día, la neumática industrial constituye una de las soluciones más
sencillas, rentables y con mayor futuro de aplicación en la industria, y es
empleada en la mayor parte de las máquinas modernas. En los circuitos de estas
características, los compresores son los encargados de elevar la presión del aire
al valor del trabajo deseado, que llega hasta un depósito, para posteriormente
distribuirse por las tuberías que recorren el circuito con la presión y temperatura
que definamos previamente.
En la actualidad el aprovechamiento del aire comprimido en la industria, es una
de las técnicas que ha contribuido con el mejoramiento y optimización de muchas
actividades o procesos que se requieren a diario para la transformación del
entorno y la adquisición de elementos para un mejor nivel de vida. Dentro de este
contexto de mejoramiento continuo, cumplen un papel fundamental los principios
o leyes físicas que se aplican a diario en la cotidianidad, así como en las
diferentes técnicas de producción a nivel industrial, tales como, sistemas
electrónicos, mecánicos, eléctricos, neumáticos e hidráulicos según las
necesidades y requerimientos específicos, o bien, una integrándote todas ellas,
para poder obtener mejores resultados en cuanto a la competitividad industrial,
apuntando a un mayor control de sus procesos mediante la automatización
industrial.
Los sistemas neumáticos trabajan con una fuente de poder, la cual es
suministrada por un equipo de servicio industrial, como el compresor de aíre.
1.2
COMPRESOR DE AIRE
Es un equipo de servicio industrial, que ha sido diseñada para recoger el aire
de su entorno exterior para luego comprimirlo y expulsarlo con mayor potencia.
El aire comprimido es liberado a través de alta presión, por lo que su energía se
puede usar para darle asistencia a otras herramientas neumáticas.
La energía que se obtiene con aire comprimido, es similar a la de un motor
eléctrico, razón por la cual en muchas ocasiones se suele sustituir, ya que la
energía de las compresoras de aire resultas más económicas y seguras, puesto
que se trata de una tecnología más sencilla.
Visto de cerca, la tecnología que rige el funcionamiento de estos equipos es
bastante sencillo: recoger el aire del ambiente, comprimirlo y luego expulsarlo
con fuerza. En este proceso intervienen tres operaciones claves:
Aspiración del aire a través de un filtro: el cual lo lleva a un tanque de
depósito.
Compresión a través de diversos mecanismos (depende del tipo de
compresor): una vez en el tanque, un pistón, tornillo o espiral se activa para
ejercer fuerza mecánica al aire acumulado.
Expulsión del aire a través de un presostato: es la parte final del mecanismo
que permite la liberación del aire comprimido con la fuerza que se requiera,
pudiéndose controlar mediante un manómetro.
COMPRESOR DE AIRE INDUSTRIAL
1.3.
IMPORTANCIA
DE
LA
NEUMÁTICA
EN
EL
PROCESO
DE
MECANIZADO CNC
Todas las máquinas de mecanizado CNC, necesitan aire comprimido para
funcionar, se utiliza aire para cambios de herramienta, amarre o liberación de
las mordazas y abrazaderas de la torreta, en el sistema de refrigeración de las
piezas y otras operaciones de mecanizado. La calidad y la cantidad de aire
comprimido que penetre en la máquina son vitales. El aire debe ser limpio y
seco, además de ser suficiente el volumen y presión para el funcionamiento
adecuado de una máquina.
Es muy importante tener un compresor de aire de alta calidad para el
funcionamiento de la máquina. Es preferible un compresor de estilo tornillo
como un secador de aire, pero también valdrá un compresor de estilo pistón de
varias fases. Aunque la máquina tiene un sistema para extraer agua de aire
entrante, cuanto mas limpio y seco este el aire antes de entrar en la máquina,
será mejor.
ESQUEMA DE UN SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO
El sistema de aire comprimido, es de vital importancia para realizar las
operaciones de mecanizado, ya que mejora el tiempo de trabajo y a su vez,
asume gran importancia en la seguridad industrial. Por ejemplo, para poder
sujetar las piezas a mecanizar, las mordazas ejercen una presión controlada
sobre el material a utilizar. Se tiene que tener en cuenta que, no todos los
materiales tienen las mismas características de dureza y resistencia, tampoco
todos tienen el mismo espesor. Es por tal motivo que, es necesario mantener
una presión adecuada, para evitar deformaciones y daños en el material a
utilizar. No es lo mismo utilizar un material como el aluminio, el cual tiene una
menor dureza que el acero, por lo tanto, necesita que se ejerza una menor
presión al momento de sujetarlo.
Por otro lado, tenemos al sistema de sujeción de las herramientas de corte, el
cual también funciona con aire comprimido. Es necesario que dichas
herramientas sean sujetadas con la suficiente presión, para así evitar futuros
problemas de aflojamiento de herramienta, a causa de los esfuerzos de
mecanizado que se generan por el arranque de viruta.
En el sistema de refrigeración de una máquina de mecanizado por CNC,
también se utiliza el aire comprimido, para poder suministrar la presión
adecuada, de acuerdo al material y proceso de mecanizado.
La alta presión en la máquina junto con una boquilla crea un chorro de
refrigerante de alta velocidad que, a su vez, crea una cuña hidráulica. El chorro
de refrigerante tiene tres efectos principales:
a) Refrigerar la plaquita de forma más eficiente en la zona de contacto (A).
b) Separar con rapidez la viruta de la superficie de la plaquita, reduciendo
así el desgaste de la misma (B).
c) Ayudar a romper la viruta en trozos más pequeños y evacuar las virutas
de la zona de corte.
ESQUEMA DE UN PROCESO DE REFRIGERACIÓN
VIRUTA
MATERIAL
REFRIGERANTE CON
ALTA PRESIÓN
INSERTO DE LA
HERRAMIENTA
DE CORTE
Es necesario utilizar una presión adecuada en la refrigeración de los materiales:
7-10 bar (100-150 psi)
El refrigerante de precisión mejora el control de la viruta y la seguridad del
proceso en acero y otros materiales comunes. Gracias a su precisión, podrá
incrementar los datos de corte y mantener la seguridad del proceso.
70-80 bar (1000-1200 psi)
Con una mayor presión, también puede romper la viruta. Si utiliza geometrías
diseñadas para refrigerante de precisión, conseguirá resultados aún mejores.
150–200 bar (2200–2900 psi)
Con materiales exigentes como el acero inoxidable dúplex y las HRSA, será
necesario utilizar una presión más elevada. Utilice portaherramientas con
boquillas para suministro de refrigerante de precisión y geometrías específicas
para refrigerante de precisión.
Una refrigeración con una presión adecuada, ayuda a minimizar los tiempos de
trabajo, evita deformaciones en las piezas, evita futuras oxidaciones en los
componentes fabricados, minimiza las tensiones internas que pueda sufrir el
material, maximiza la vida útil de la herramienta.
REFRIGERACIÓN EN UN PROCESO DE MECANIZADO