Informe: Router / Marina Cabezas

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TítuloInforme: Router / Marina Cabezas
AsignaturaTaller de Fabricación
Del CursoTaller de Fabricación 2022
CarrerasDiseño
5
Alumno(s)Marina Cabezas

¿Qué es?

Las máquinas CNC, son herramientas de control automatizado que permiten llevar a cabo diversidad de tareas. Su nombre viene de “Computer Numerical Control” (CNC), que en español traduce como Control numérico computacional. Estas máquinas están compuestas por motores de precisión (normalmente motores paso a paso o servomotores), controlador, fuente de poder y otros componentes electrónicos y mecánicos que permiten que la máquina se mueva automáticamente siguiendo las líneas de código de un programa (normalmente conocido como Código-G o G-Code en inglés).

Hablando más específicamente de las máquinas Router CNC, tienen el mismo principio de funcionamiento (utilizan el código G), pero adicionan una herramienta o cabezal (normalmente conocido como Router o Spindle), que permite cortar, tallar o maquinar diferentes tipos de materiales como plásticos (tales como policarbonato, acrílico, PVC espumado, entre otros), placas de aluminio compuesto y maderas (tales como multilaminados, fibropaneles de media densidad (MDF) y madera sólida).

La tecnología del Router CNC se basa en el corte por fricción mediante una broca misma que gira y permite el corte de diversos materiales con una precisión excepcional de .01mm.

Los Router CNC son muy similares a las fresadoras, las cuales tienen el mismo uso, pero la diferencia es que con los Router CNC prácticamente se elimina el factor humano durante el proceso de corte. Son muy útiles en la realización de trabajos idénticos y en gran volumen, puesto que suelen producir un trabajo consistente y de alta calidad.

Router CNC.

Código G

El código G es el lenguaje de programación utilizado para instruir a máquinas como impresoras 3D y máquinas CNC para que sigan comandos. El código G utiliza comandos individuales con una letra inicial como ‘G’ o ‘M’, seguida de un número para especificar el comando y el valor.

Código G utilizándose en impresora 3D.

Los comandos también se pueden formar con una serie de estas combinaciones para dar cuenta de múltiples ejes. Como ejemplo simple de código G, “G0 X15” moverá el eje X de la impresora 15 mm en la dirección positiva.

Componentes

Sistema mecánico y estructura del router

Una pieza importante de este sistema es la mesa de corte, donde se sostiene y asegura la pieza que será cortada para trabajos de mayor precisión. Las mesas varían de tipo, tamaño y diseño. Por ejemplo, está la mesa de ranura en T, la mesa de vacío o híbridos que mezclan los dos tipos.

El Router CNC cuenta con tres ejes que le permiten moverse y cortar en tres dimensiones: correspondientes al eje X, que se mueve de izquierda a derecha; el Y, que es el más largo y se mueve de adelante hacia atrás; el Z, cuyo movimiento es de arriba hacia abajo, de modo que regula la profundidad del corte.

TF router 1.png

Respecto al sistema de accionamiento del mismo diremos que en el router CNC se encuentran varios botones de control con distintas funciones. El primer botón determina el movimiento de corte de los ejes; el segundo es el controlador del movimiento de la herramienta de corte; el tercer botón detiene rápidamente las funciones que se estén realizando, especialmente útil en situaciones de emergencia.

Sistema de automatización y control

Los controladores de un Router CNC son los distintos softwares que se instalan en la computadora. El control y el sistema computarizado funcionan como el cerebro de la máquina mandando las órdenes que debe seguir cada eje. La interfaz es distinta según el modelo y fabricante del ejemplar, aunque los procesos son iguales: se elabora un diseño digitalmente y con el software se crean las instrucciones que la máquina ejecutará. Se trata, en resumidas cuentas, de instrucciones estandarizadas que se programan, es decir, de un código (código G) que permitirá a las máquinas y a las herramientas que la componen llevar a cabo ciertos cortes minimizando el riesgo de error.

También aquí se incluye la programación de control numérico, cuyo uso en maquinarias tiene un impacto favorable en los costos de producción al propiciar la producción en serie. Por esta razón, los controladores de este tipo se han consagrado entre los más importantes avances en cuanto a manufactura de las últimas cinco décadas, ya que también han generado un incremento en la calidad de los productos que no se podría lograr si se trabajara de manera manual.

Maquinaria de corte

Las herramientas de corte de un Router CNC son básicamente las fresas o brocas. Éstas tienen formas variadas diseñadas para cada tipo de material y trabajo a realizar, ya sean cortes, perfilados, rebajes, ranuras, decoraciones, etcétera. Para un Router CNC convencional se utilizan los cortadores de dos filos o fresa recta, el cortador de ensamble, la fresa biselada o de chaflán, la fresa redondeadora y la curva, la fresa romana y la fresa de ranurado, por citar algunos ejemplos. El router CNC suele utilizar fresas circulares, que se encuentran en distintos diámetros y largos.

Historia

Las máquinas de control tienen sus orígenes en los años 40 y 50, en Estados Unidos.

Fue el ingeniero John T. Parsons quien usó máquinas existentes en aquella época con unas modificaciones para que se le pudieran pasar los números mediante tarjetas perforadas. Este fue el inicio de una apasionante era en la fabricación de maquinaria para la industria.

Primeras tarjetas perforadas

De esa manera, el operario podría introducir dichas tarjetas y que los motores pudieran realizar los movimientos exactos necesarios para el mecanizado de la pieza. Eso era mucho mejor que los anteriores sistemas de actuación manual mediante palancas o volantes que movían los operarios, pero que podrían no ser suficientemente precisos para ciertas aplicaciones.

Aquella máquina de Parsons no era más que una fresadora con tecnología de válvulas de vacío que se podía programar mediante la carga de datos.

Desde entonces, estas máquinas de control numérico primitivas fueron evolucionando hasta sistemas mucho más precisos usando la tecnología electrónica de control analógico y, más tarde, digital.

Primera máquina herramienta NC fabricada en Europa por CVA Ltd con la ayuda de Kearney & Trecker.
Machine Tool Show de 1955.

El primer espectáculo de máquinas herramienta después de la Segunda Guerra Mundial se llevó a cabo en la Planta Dodge de Chicago, y después de considerar una serie de posibles ubicaciones, el Show de Máquinas Herramienta de 1955 tuvo lugar en el Anfiteatro Internacional de Chicago.

Mirando hacia el futuro, la Asociación contrató con la Union Stock Yard and Transit Company para el uso de sus edificios de exposición en 1955 y de nuevo en 1960. Hubo un espectáculo simultáneo de ingeniería de producción celebrado en el muelle de la Marina con servicio de autobús lanzadera proporcionado entre los dos.

Un gran paso fue cuando las válvulas de vacío se reemplazaron por transistores, y luego los circuitos por chips. Eso produjo un gran cambio en la industria, y con el abaratamiento de los microcontroladores (MCU), se propició que las máquinas tuvieran sistemas mucho más inteligentes y programables para el mecanizado.

Eso haría que surgieran las actuales máquinas de control numérico computarizado o CNC (Control Numérico por Computadora) en los años 70, sentando las bases de las máquinas CNC tal como las conocemos en la actualidad.

Poco a poco comenzaban a a ser cada vez más baratas y más fáciles de programar, hasta extenderse por multitud de sectores industriales y talleres de todo tipo de tamaño.

En los años 90 también se produciría otro gran salto, cuando se introdujo una tecnología de control numérico abierto. Eso no solo permitía un control mediante datos, sino que además permitía la personalización e incorporación de ciertos ajustes mediante la programación gracias a interfaces gráficas cada vez más intuitivas.

Descubre lo que es la Industria 4.0 y cómo pueden integrarse este tipo de tecnología.

Si bien se ha producido un cambio tremendo en la historia de la tecnología CNC, hay algunas piedras angulares que no han cambiado. Todas las máquinas automáticas de fabricación de control de movimiento, desde los conceptos básicos de los primeros días hasta los sistemas altamente avanzados en la actualidad, todavía tienen 3 componentes principales. Estos incluyen una función de comando, un sistema de conducción / movimiento y un sistema de retroalimentación.

CNC ha tenido una larga e interesante historia. A medida que la tecnología evoluciona en el futuro, puede tener elementos aún más increíbles para agregar su historia a la medida que la fabricación continúa promoviendo el uso de procesos robóticos y automatizados en casi todos los campos.

Tipos de máquinas CNC

A continuación presentamos los tipos de router CNC según los materiales que pueden trabajar, y según la libertad de movimiento que tengan, es decir, según los ejes.

Según los materiales

Máquina CNC para metal

La máquina CNC para metal es aquella cuyas herramientas pueden trabajar con este tipo de materiales y sus aleaciones. La cantidad de materiales metálicos con los que pueda trabajar una máquina dependerá del modelo y de las herramientas que pueda manejar. Pero suelen ser materiales muy empleados para fabricar todo tipo de piezas por sus propiedades mecánicas. Los metales y aleaciones metálicas adecuadas para el mecanizado por CNC deben tener unas propiedades mecánicas específicas que incluyen como la resistencia, flexibilidad, dureza, etc.

Entre los metales más populares para CNC destacan:

Aluminio: es un metal bastante rentable para mecanizado CNC. Es ligero, es fácil de mecanizar, es resistente, y puede tener una amplia variedad de aplicaciones, desde ventanas, puertas, estructuras de vehículos, disipadores térmicos, etc. Entre los tipos de aluminio más empleados están:

  • Aluminio 6061: buena resistencia a las condiciones climáticas, aunque no tanto a químicos y agua salada. Muy empleado para revestimientos, puertas, ventanas, etc.
  • Aluminio 7075: muy dúctil, resistente, y resistente a la fatiga por lo que se suele usar para vehículos y la industria aeroespacial, aunque es más complicado de mecanizar (no es fácil crear piezas tan complejas).

Acero inoxidable: es menos fácil de mecanizar, pero combina fantásticas características como su bajo coste, su resistencia, y su infinidad de usos. Ciertamente estamos rodeados de piezas de acero si miramos a nuestro alrededor. En el CNC, los tipos más habituales son:

  • 304: es muy común, y se puede usar en múltiples aplicaciones domésticas, desde revestimientos y estructuras de electrodomésticos, hasta utensilios de cocina, pasando por tuberías, etc. Tiene una buena soldabilidad y formabilidad.
  • 303: por sus propiedades de resistencia a la corrosión, dureza y durabilidad, este acero tratado con azufre se emplea para crear ejes, engranajes, accesorios de vehículos de todo tipo, etc.
  • 316: es un acero increíblemente fuerte y resistente a la corrosión, por lo que es útil para algunos implantes médicos, para la industria aeroespacial, etc.

Acero: esta aleación de hierro-carbono es muy económica, incluso más que el acero inoxidable. No ofrece la misma resistencia a la corrosión, pero tiene propiedades similares en otros aspectos. Entre los tipos más usados para mecanizado CNC está:

  • Acero 4140: un acero con inferior contenido en carbono, pero aleado con manganeso, cromo y molibdeno. Destaca por su alta resistencia a la fatiga, tenacidad, y resistencia al impacto. Por este motivo, es muy atractivo para multitud de aplicaciones industriales, como el sector de la construcción.

Titanio: es un metal muy caro, pero tiene propiedades excelentes, como su baja conductividad térmica, su alta resistencia, y su ligereza, aunque no permite un mecanizado tan fácil como los anteriores. Por ejemplo:

  • Ti6AI4V de Grado 5: esta aleación tiene una excelente relación resistencia-peso, resiste bien a los químicos y a la temperatura. Por eso se usa para aplicaciones expuestas a condiciones extremas, implantes médicos, en el sector aeroespacial, y en los vehículos de alta gama o motorsport.

Latón: esta aleación de cobre y zinc permite un mecanizado muy fácil, aunque no sea de los metales más baratos. Tiene una dureza media y alta resistencia a la tracción, por lo que es bueno para aplicaciones eléctricas, médicas y automotrices. Cobre: es un metal que permite un excelente mecanizado, pero tiene un alto coste. Sus propiedades lo hacen fantástico para la industria eléctrica y electrónica y para la térmica, ya que es un gran conductor eléctrico y térmico. Por ejemplo, se pueden hacer piezas conductoras de electricidad, o disipadores de calor al igual que ocurría con el aluminio.

Magnesio: es uno de los metales más fáciles de mecanizar debido a sus propiedades mecánicas. También tiene una alta conductividad térmica, y es ligero (un 35% más que el aluminio), por lo que es fantástico para piezas del sector del automóvil y aeroespacial. El mayor inconveniente es que es un metal inflamable, por lo que el polvo, virutas, etc., se pueden inflamar y producir incendios. El magnesio se puede quemar bajo el agua, el CO2 y el nitrógeno. Un ejemplo usado para CNC es:

  • AZ31: excelente para el mecanizado y de grado aeroespacial.

Otros: por supuesto, existen otros muchos metales puros y aleaciones que se pueden trabajar en CNC, aunque estos descritos son los más populares. Durante el proceso de diseño por CAD de estas piezas metálicas hay que tener en cuenta las características de estos metales. Además, las máquinas CNC para trabajarlos deben tener las herramientas adecuadas y la potencia necesaria para hacerlo. Por otro lado, a la hora de mecanizar un metal por CNC se deben tener en cuenta algunos factores: uso previsto/propiedades necesarias y coste total (coste de material + coste del mecanizado). Por otro lado, el objetivo de muchas máquinas CNC es producir una alta cantidad de piezas con el coste más bajo posible y en el menor tiempo posible. Mientras más fácil de mecanizar sea el metal, menos tiempo y coste tendrá, aunque esto también dependerá de la complejidad de la pieza.

Por último, nos gustaría destacar que también es importante el acabado y los procesamientos posteriores que se le pueda dar a los metales tras el mecanizado CNC. Por ejemplo, algunas piezas necesitarán pulidos para eliminar marcas producidas por las herramientas CNC, eliminar las rebabas tras los cortes, tratamientos superficiales (galvanizado, pintado,…) para evitar la corrosión o por motivos estéticos, etc.

Máquina CNC para madera

Existen una gran cantidad de maderas disponibles en el mercado, incluso tableros de partículas, MDF, contrachapados, etc. La madera, por lo general, permite un mecanizado bastante fácil, por lo que es muy empleada para el fresado, corte y torneado. Además, es un material relativamente barato, y abundante. Por otro lado, suele ser uno de los materiales más empleados también para las máquinas CNC domésticas que usan algunos makers y aficionados al DIY o bricolaje.

Algunos ejemplos de maderas para trabajar con CNC son:

Maderas duras: suelen ser maderas exóticas y con una gran durabilidad y calidad. Son caras, pero sus vetas apretadas las hacen muy resistentes para multitud de aplicaciones. Estas necesitan de herramientas más rígidas y duras para trabajarla, y puede llevar un mayor tiempo. Sin embargo, pueden ser mejores que las blandas cuando se trata de tallados complejos o formas intrincadas. Algunos ejemplos habituales son:

  • Fresno: madera de color claro, pesada, con excelentes propiedades mecánicas como la rigidez y dureza. Se puede usar para sillas, mesas, palos de hockey, bates de béisbol, raquetas de tenis, etc.
  • Haya: similar al anterior en términos de resistencia, pero es más flexible. Por tanto, puedes construir piezas de muebles con formas curvas sin que se astille. Al ser inodora, también se puede usar para cucharas, platos, vasos, tablas de cortar, etc. Eso sí, esta madera no es recomendable para tallar.
  • Abedul: es muy dura, similar a la de roble o nogal. Su color es claro, no se abolla fácilmente, tiene buena resistencia, y sujeta bien los tornillos. Por tanto, se puede usar para refuerzos de estructuras de muebles.
  • Cerezo: tiene un color marrón rojizo claro, buena resistencia, no se deforma fácilmente, fácil de tallar, y es dura. Por tanto, se puede usar para adornos tallados, muebles, instrumentos musicales, etc. Pero hay que tener precaución a la hora de trabajarla con herramientas poco afiladas, ya que podrían generar marcas de quemaduras por el rozamiento.
  • Olmo: con un tono marrón rojizo claro-medio, gran dureza, y fantástica para tablas de cortar, muebles, paneles decorativos, bates y palos de hockey, etc. Eso sí, se puede estropear si se usa un husillo de baja potencia para cortarla por sus fibras.
  • Caoba: es muy popular por su aspecto y solidez, con un tono marrón rojizo intenso. Es muy resistente al daño por agua y es apta para construir embarcaciones, cálices, muebles, instrumentos musicales, pavimentación de suelos (parqué), etc.
  • Arce: es una de las más duras y duraderas, y no necesitan demasiado tratamiento tras el mecanizado. Ideal para escritorios, mesas de trabajo, suelos, tablas de corte para carniceros, y otros instrumentos que deben resistir «maltrato».
  • Roble: una madera resistente a las roturas, resistente a la humedad e intemperie, y pesada, además de interesante desde el punto de vista estético. Por eso puede servir para muebles de exterior, construcción naval, etc. Debido a sus características de vetas cruzadas, deberás hacer pases poco profundos para su corte, y usar mejor cortadores con punta de carburo.
  • Nogal: es una madera cara, con color marrón fuerte. Pero es resistente a los golpes, es dura, no se quema fácilmente durante el mecanizado, aunque se deberán hacer pasadas poco profundas para los cortes para evitar que se rompa. Las aplicaciones para este material pueden ser desde culatas de armas, hasta esculturas y tallas de relieve, pasando por cuencos torneados, muebles e instrumentos musicales.

Maderas blandas: son una buena opción para principiantes o tipos de máquinas CNC que no sean demasiado potentes. Además, al ser más económicas y fáciles de encontrar, pueden ser recomendables para carpintería low-cost. Incluso tienen otro aspecto positivo, y es que no producen tanto desgaste en las herramientas. Sin embargo, no tienen las mismas propiedades que las duras. Algunos ejemplos habituales son:

  • Cedro: tiene un aroma agradable, y un tono marrón rojizo bastante bonito, con nudos que pueden dificultar el fresado. Es resistente a la intemperie, por lo que podrás hacer muebles para exteriores, botes, vallas, postes, etc. No se quema fácilmente a velocidades lentas de maquinado como las duras.
  • Ciprés: tiene buena resistencia a la descomposición, es blanda, fácil de trabajar, aunque tiene nudos que pueden dificultar este trabajo en bloques grandes. Se puede usar para armarios, muebles, ventanas, molduras y paneles.
  • Abeto: madera fácil de trabajar, con patrón consistente, blanda, y durable. A pesar de no estar entre las maderas duras, se puede usar también para suelos.
  • Pino: es una madera barata, con un color pálido y peso ligero. Mantiene bien su forma y no se encoje demasiado. Es suficientemente dura para dificultar el mecanizado de tallado. Se debe reducir la longitud de los cortes para evitar el astillado, y se deben usar velocidades de husillo más rápidas para evitar desperfectos.
  • Secoya: madera con un tono rojo, muy resistente a la descomposición y a la luz solar. Es fácil de mecanizar y el resultado es muy suave. Puede ser una buena elección para tallar, crear detalles complejos, o para objetos que vayan a estar a la intemperie. Eso sí, se debe usar herramientas muy afiladas para evitar el astillado y desgarre.
  • Abeto: es una de las más duras dentro del espectro de maderas blandas. Es liviana, pero susceptible a la descomposición. Se trabaja fácil, y es asequible. Puede ser buena como paneles, instrumentos musicales, muebles, etc.
  • MDF: estas siglas hacen referencia a un tablero de fibra de densidad media, un tipo de madera de ingeniería (hecha por el hombre) que se usa para muebles, puertas, etc. Es muy barata ya que está hecha de residuos de madera dura y blanda combinados con cera y resinas. Es más denso que el contrachapado y se trabaja fácilmente, sin que se astille o se rompa fácilmente (la velocidad de husillo y alimentación deben ser adecuadas, ya que se calientan con bastante rapidez y pueden quemarse), y tendrá un acabado suave. Sin embargo, puede tener mejor resistencia en una dirección que en otra, algo que no es positivo para piezas que deban ser robustas o para estructuras. Otro detalle importante es el estético, ya que no ofrece las vetas de la madera natural, por lo que requiere pintura, o uso de láminas decorativas. Como precaución decir que las partículas finas que se inhalan durante los procesos con MDF son dañinas para la salud, ya que no es solo madera. Se debe usar mascarilla.
  • Contrachapado: está hecha de múltiples láminas delgadas de madera que se pegan entre sí. Pesa menos que otras maderas macizas, y puede ser apropiado para armarios colgantes, y para otras cosas de bajo coste y bajo precio. Tienes que tener precauciones al trabajarla con cualquier tipo de máquinas CNC, ya que tiende a astillarse

También deberían considerarse otros aspectos importantes a la hora de elegir la madera adecuada para el proyecto:

Tamaño de grano: el grano fino pertenece a las maderas blandas, el grano grueso a las duras. La de grano fino es más fácil de fresar, pero la de grano grueso ofrece mayor suavidad y mejor acabado.

Contenido de humedad: interfiere en la flexión y durabilidad de la madera, además del acabado durante el tallado y las velocidades de avance que puedes lograr. Lo ideal para tallar son maderas entre el 6-8% de humedad. La humedad también determinará la temperatura de la herramienta durante el proceso, y por cada 1% de humedad que se sube, la temperatura aumentará unos 21ºC. Además, un bajo grado de humedad puede hacer que la superficie se desgarre excesivamente y demasiada humedad puede causar superficies más difusas.

Nudos: son zonas donde se unen las ramas con el tronco, y suelen tener fibras en diferentes direcciones y son más duras y oscuras. Cuando se está trabajando con una máquina CNC, el cambio repentino de dureza podría producir una carga de choque, por lo que deberías usar parámetros adecuados o usar direcciones en las que se eviten estos nudos.

Tasa de avance: es la velocidad de avance a la que la herramienta pasa sobre la superficie de la pieza. Si es demasiado baja puede causar quemaduras en la superficie de la madera, y si es demasiado alta puede causar astillas. La mayoría de modelos de máquinas suelen tener diferentes ajustes para trabajar con múltiples materiales, otras necesitarán que los ajustes manualmente.

Herramientas: además de elegir máquinas CNC con husillos con al menos 1 a 1.5 CV (0.75 a 1.11 kW) para conseguir las velocidades de mecanizado adecuadas para la madera, también es importante la herramienta usada (y la sustitución cuando esté desgastada o desafilada):

  • Corte ascendente: eliminan las virutas en dirección ascendente, y pueden rasgar el borde superior de la pieza.
  • Corte descendente: empujan la madera cortada hacia abajo, lo que brinda un borde superior liso, aunque puede generar rasgado en el borde inferior.
  • Corte recto: no están en ángulo con respecto a la superficie de corte, por lo que ofrecen un equilibrio entre las dos anteriores. En contra tienen que la velocidad de eliminación del material no es tan rápida y suelen calentarse más.
  • Compresión: es un tipo de herramienta que tiene una longitud de pocos milímetros y que puede lograr corte hacia arriba o hacia abajo controlando la profundidad de corte. Esto permite acabados de bordes superiores e inferiores lisos.

Otros materiales

Por supuesto, existen máquinas CNC que pueden trabajar con múltiples materiales intercambiando las herramientas. También otros tipos de máquinas CNC que van más allá de la madera y el metal. Algunos otros ejemplos de materiales aptos para CNC son:

  • Nailon: un polímero termoplástico de baja fricción que se puede usar como alternativa al metal en algunos casos. Es un material rígido, fuerte, resistente a impactos, con buena resistencia química, y sorprendentemente elástico. Se puede emplear para depósitos,piezas para electrónica, engranajes, etc.
  • Espumas: un material que puede tener diferentes valores de rigidez y es muy ligera y durable.
  • Otros plásticos: como el POM, PMMA, acrílico, ABS, policarbonato o PC, y polipropileno o PP, poliuretano, PVC, caucho, vinilo, goma…
  • Cerámicas y vidrios: alúmina, SiO2, cristal templado, arcilla, feldespato, porcelana, gres, etc.
  • Fibras: fibra de vidrio, fibra de carbono…
  • Multimaterial: ACM o paneles de sándwich.
  • Papel y cartón
  • Mármol, granito, piedra, silicio,…
  • Cuero y otros tejidos

Según los ejes

Los tipos de máquinas CNC según sus ejes determinarán la cantidad de grados de libertad de movimientos y la complejidad de las piezas que puede labrar. Las más destacadas son:

Máquina CNC de 3 ejes

TF router 8.png

El mecanizado de 3 ejes, o máquinas CNC de 3 ejes, permite que la herramienta de trabajo pueda operar en tres dimensiones o direcciones denominadas X, Y y Z. Este tipo de máquinas se suelen usar para el mecanizado de geometría 2D, 2.5D, y 3D. Muchas de las máquinas CNC baratas suelen tener esta configuración de ejes, y también muchas industriales, ya que es una de las configuraciones más habituales.

  • Eje X e Y: estos dos ejes trabajarán la pieza de forma horizontal.
  • Eje Z: permite a la herramienta grados de libertad vertical.

El mecanizado CNC de 3 ejes fue una evolución a partir del torneado rotativo. La pieza ocupará una posición estacionaria mientras la herramienta de corte se mueve a lo largo de estos tres ejes. Ideal para piezas sin detalles complejos ni profundidad.

Máquina CNC de 4 ejes

Las máquinas CNC de 4 ejes son similar a las anteriores, pero se agrega un eje adicional para la rotación de la pieza. El cuarto eje se denomina eje A y girará mientras la máquina no está labrando el material. Una vez colocada la pieza en la posición correcta, se aplica un freno a dicho eje y los ejes XYZ siguen labrando la pieza. Existen algunas máquinas que permiten mover XYZA de forma simultánea, y se conocen como máquinas CNC de mecanizado continuo.

Este tipo de máquinas CNC pueden crear mayor grado de detalle que las anteriores, y pueden ser aptas para piezas con cavidades, arcos, cilindros, etc. Este tipo de máquinas suelen tener dos problemas, como es el desgaste del engranaje helicoidal si se usa de forma intensa, y que puede haber holgura en el eje que pueda afectar a la precisión o fiabilidad de la máquina por las vibraciones.


Máquina CNC de 5 ejes

TF router 9.png

Una máquina CNC de 5 ejes se basa en una herramienta con 5 grados de libertad o direcciones diferentes. Además de X, Y, y Z, hay que agregar la rotación con el eje A como en la de cuatro ejes, y otro eje adicional denominado eje B. Esto consigue que las herramientas se puedan acercar a la pieza en todas direcciones en una sola operación, sin la necesidad de re-posicionar manualmente la pieza entre operaciones. El eje A y B estarán destinados a aproximar la pieza de trabajo a la herramienta que se moverá en XYZ.

Este tipo de máquinas fueron introducidas en el siglo XXI, permitiendo mayor grado de complejidad y alta precisión. Suelen ser muy usadas en aplicaciones médicas, investigación y desarrollo, arquitectura, industria militar, en el sector del automóvil, etc. La mayor desventaja es que el diseño CAD/CAM puede ser complicado, además suelen ser máquinas caras, y necesitan operadores altamente cualificados.

Otros (hasta 12 ejes)

TF router 10.png

Además de las de 3, 4 y 5 ejes, existen tipos de máquinas CNC con más ejes, incluso hasta 12. Se trata de máquinas más avanzadas y caras, aunque no tan comunes. Algunos ejemplos son:

7 ejes: permite crear piezas largas, delgadas y con mucho detalle. En estos tipos de máquinas CNC tenemos los ejes para movimientos derecha-izquierda, arriba-abajo, atrás-adelante, giro de la herramienta, rotación de la pieza, rotación del cabezal de la herramienta, y movimiento para sujetar la pieza.

9 ejes: este tipo combina un torno con el mecanizado de 5 ejes. El resultado es que se puede tornear y fresar a lo largo de varios planos con una sola configuración, y con gran precisión. Además, no necesita de accesorios secundarios ni carga manual.

12 ejes: tienen dos cabezales VMC y HMC, cada uno de ellos permitiendo movimientos en los ejes X, Y, Z, A, B y C. Este tipo de máquinas ofrecen mejorar la productividad y la precisión.

Según la herramienta

Según la herramienta que monte la máquina CNC, podemos diferenciar entre:

Solo una herramienta: son aquellas que solo montan una única herramienta, ya sea una broca para perforación, una fresa, cuchilla, etc. Algunas de estas máquinas solo pueden realizar un tipo de tarea, y no se les puede intercambiar la herramienta por otro. Otras sí que es posible cambiarle la herramienta, pero se tiene que hacer manualmente.

Multiherramientas automáticas: tienen un cabezal con varias herramientas, y ellas mismas pueden cambiar de una a otra automáticamente según se necesite.

Aplicaciones

Cortes en 2D

Este tipo de corte es el más utilizado en equipos Router CNC con el cual podemos realizar celosías, letreros, mesas, muebles y una infinita variedad de cuadros decorativos.

Cortes en 3D

Este tipo de trabajo tiene un amplio mercado ya que podemos realizar trabajos tan detallados como uno quiera, el grabado 3D se realiza mediante los movimientos de la herramienta hacia todos los ejes x y z. dejando resultados increíbles.

Router CNC en materiales como madera, triplay y MDF

  • Fabricación de muebles
  • Fabricación de letreros o anuncios
  • Fabricación de moldes para termoformado
  • Fabricación de moldes para suajes
  • Fabricación de piezas industriales
  • Fabricación de artículos diversos en general

Router CNC en materiales como acrílico o plásticos

  • Fabricación de anuncios y letreros
  • Fabricación de souvenirs o artículos publicitarios
  • Fabricación de piezas para la industria de la iluminación LED
  • Fabricación de piezas industriales
  • Fabricación de artículos diversos en general

Router CNC en materiales como aluminio, acero o latón

  • Fabricación de anuncios o letreros
  • Fabricación de puertas y ventanas
  • Fabricación de souvenirs
  • Fabricación de piezas para la industria de la iluminación LED
  • Fabricación de piezas industriales
  • Fabricación de artículos diversos

Referencias