En la fabricación contemporánea, la capacidad de un torno CNC para trabajar con una variedad de materiales demuestra sin duda su valor. Ya sea que trabaje con piezas automotrices, motores de nueva energía o componentes complejos en diversas industrias, comprender los materiales que puede procesar un torno CNC ayudará en la planificación de la producción y evitará errores costosos. La variedad de materiales con los que se puede trabajar es más amplia de lo que la mayoría cree, abarcando desde metales comunes y aleaciones especiales hasta materiales no metálicos. Para comprender mejor los tipos de materiales adecuados para tornos CNC, analicemos algunos de los materiales más comunes y cómo trabajarlos para obtener resultados óptimos.
Los metales son los materiales más utilizados en máquinas de torno CNC debido a su resistencia y versatilidad. Los metales más comunes para procesar son el acero, el aluminio y el cobre, y cada uno es adecuado para trabajos específicos debido a las características únicas de cada uno.
El acero es conocido por su durabilidad. Entre los diferentes tipos de acero, como el acero al carbono y el acero aleado, el acero al carbono es el más utilizado. Es resistente y económico, lo que lo hace ideal para componentes comunes como engranajes, ejes e incluso tambores de freno de vehículos comerciales. Las máquinas de torno CNC trabajan excepcionalmente bien con acero al carbono, logrando formas con espacios vacíos cuyas dimensiones están muy cercanas a la tolerancia de 0,01 mm. Otras formas de acero aleado, que contienen elementos como cromo o níquel, son más resistentes. Están destinadas a componentes como sistemas hidráulicos que están sujetos a presiones extremas y desgaste. Las máquinas de torno CNC no cortan el acero aleado de forma aleatoria; seleccionan el tipo de corte apropiado según el tipo de acero para garantizar que no se dañe.
Las máquinas torno CNC funcionan muy bien también con aluminio, especialmente para aplicaciones en el sector de nuevas energías. Las propiedades ligeras del aluminio lo hacen perfecto para carcasas de motores y otros componentes de vehículos de nueva energía. Dado que es esencial para la eficiencia energética, ayuda a aumentar el alcance de los vehículos. El aluminio también tiende a ser más blando que la mayoría de las aleaciones no ferrosas, lo que permite velocidades de husillo más altas y, por tanto, tiempos de ciclo más cortos. Por ejemplo, la máquina torno CNC utilizada para fabricar carcasas de motores de aluminio puede formar la cubierta exterior y taladrar los orificios necesarios al mismo tiempo, eliminando la necesidad de operaciones secundarias. Es por estas razones que los fabricantes mantienen máquinas torno CNC para componentes de aluminio.
Al igual que el mecanizado CNC, los tornos CNC funcionan bien con cobre y sus aleaciones (latón y bronce). Esto es especialmente útil para conectores eléctricos y térmicos, y intercambiadores de calor hechos de cobre. Las piezas decorativas y ciertos tipos de válvulas pueden fabricarse en latón, que es una aleación de cobre y zinc. Su buen acabado superficial es un beneficio adicional. El hecho de que estos componentes sean maleables es otra ventaja, ya que pueden soportar el proceso de corte sin agrietarse. Además, la precisión del torno CNC es de gran importancia, ya que los componentes de cobre deben tener tolerancias ajustadas con otras partes dentro del sistema eléctrico.
Además de centrarse en metales, los tornos CNC pueden procesar diversos materiales no metálicos. Esto resulta valioso para industrias que utilizan componentes no metálicos más ligeros y resistentes a la corrosión. Los principales materiales no metálicos son plásticos, madera y grafito.
Entre muchos materiales no metálicos útiles, los plásticos se utilizan ampliamente porque son ligeros, económicos y están disponibles en varios tipos. Algunos de los plásticos que pueden procesarse con máquinas de torno CNC son ABS, PP y nylon. El ABS se utiliza para componentes como engranajes plásticos y carcasas de dispositivos pequeños debido a su resistencia y tenacidad al impacto. El PP se utiliza para tuberías y recipientes flexibles y resistentes a productos químicos. Las máquinas de torno CNC deben tener más cuidado con la velocidad al trabajar con plásticos. Esto se debe a que el calor generado por un corte rápido puede derretir o deformar el plástico. Sin embargo, con la configuración adecuada, las máquinas de torno CNC pueden crear piezas plásticas precisas y lisas que cumplan con las especificaciones de diseño deseadas. Como ejemplo, las máquinas de torno CNC se utilizan en la fabricación de accesorios plásticos para equipos de nueva energía para garantizar un sellado hermético.
Podrías pensar que la madera sería un material extraño para un torno CNC, pero es ideal para fabricar piezas personalizadas u ornamentales. El roble y el arce son algunos de los mejores tipos de madera dura porque son estables y tienen una superficie lisa. Los tornos CNC pueden producir piezas de madera como mangos personalizados para herramientas, barandillas o incluso patas de madera para mesas. Los tornos CNC son muy precisos, por lo que todas las piezas son uniformes, algo fundamental para la producción en masa. En lugar de torneado manual, un torno CNC puede producir piezas de madera idénticas más rápidamente porque no se cansa.
El grafito se maneja bien en máquinas de torno CNC, especialmente en la industria fotovoltaica (energía solar). El grafito de grado fotovoltaico se utiliza para fabricar tubos guía, cuyas paredes internas deben ser lisas para controlar el material fundido de silicio y mantener el campo térmico. Estos tubos tienen un diámetro de 300-500 mm y una longitud de 400-600 mm, dimensiones que las máquinas de torno CNC pueden manejar con facilidad. Están diseñadas para realizar cortes lentos y constantes a fin de evitar que el frágil grafito se rompa, obteniendo así un tubo con la suavidad exacta requerida para equipos solares. Por lo tanto, la mayoría de los fabricantes del sector fotovoltaico utilizan máquinas de torno CNC para componentes de grafito.
Para la fabricación de alta gama y la industria aeroespacial, donde el estándar industrial aún se considera convencional, los materiales requeridos son más especializados. Esto se debe a que estas industrias necesitan utilizar materiales de grado que puedan soportar condiciones adversas. Aunque se requiere una configuración más cuidadosa, para estos materiales extremadamente resistentes, las máquinas torno CNC avanzadas son más que capaces.
Las aleaciones de titanio son extremadamente resistentes, ligeras y resistentes a la corrosión. Esto las hace ideales para piezas aeroespaciales como sujetadores de aviones y componentes del motor. El único problema con el titanio es que es muy duro y cortarlo puede ser un desafío. Para piezas aeroespaciales de titanio, los tornos CNC deben tener herramientas de corte de carburo específicas y funcionar a velocidades más bajas para que ni la herramienta ni el titanio se sobrecalienten. Incluso con estos ajustes, el torno CNC puede fabricar piezas precisas que cumplan con los rigurosos requisitos aeroespaciales. Un ejemplo de esto es la producción de pernos de titanio para aeronaves. El torno CNC logra una tolerancia de 0,005 mm, requerida para los pernos.
Además de los mencionados, las máquinas torno CNC también se utilizan para el procesamiento personalizado de aleaciones resistentes a altas temperaturas, como Inconel, Hastelloy u otras aleaciones especiales, todas ellas con excelentes propiedades de resistencia a temperaturas superiores a 1000 °C. Estas aleaciones se utilizan en la fabricación de componentes para motores de avión o plantas de energía. La principal dificultad en el procesamiento de estas aleaciones radica en que son muy duras, generan excesivo calor durante el corte y desgastan rápidamente las herramientas de corte. La máquina torno CNC está equipada con intercambiadores de calor y utiliza herramientas hechas de materiales ultraduros, como el nitruro de boro cúbico (CBN). Algunos operadores de máquinas torno CNC ofrecen sistemas de torno CNC diseñados a medida para mecanizar estas aleaciones. Esta ingeniería personalizada abarca todos los componentes del sistema para permitir un mecanizado suave de las aleaciones. Este tipo de ingeniería personalizada permite a los fabricantes mecanizar las aleaciones resistentes a altas temperaturas sin comprometer la calidad del mecanizado.
Comprender los materiales que pueden procesarse en una máquina de torno CNC es la mitad de la batalla. También necesita establecer los parámetros adecuados y obtener las herramientas de corte apropiadas para el material seleccionado. Algunos pasos prácticos pueden producir los resultados deseados.
La herramienta de corte elegida debe coincidir con el material que se va a cortar. Para herramientas de corte de carburo (que son resistentes y adecuadas para cortar la mayoría de los metales, que incluyen acero y aluminio, y otras aleaciones), funcionan eficazmente sobre metales. Para cortar no metales (que incluyen plástico y madera), utilice herramientas de corte de acero rápido (HSS), que son más afiladas y tienen menos probabilidades de dañar el material que se está cortando. Para aleaciones duras (que incluyen titanio), elija herramientas de nitruro de boro cúbico (CBN) o recubiertas de diamante, que pueden cortar y son resistentes a la abrasión. Elegir la herramienta incorrecta dañará la pieza de trabajo y destruirá lentamente la máquina de torno CNC.
Por último, la velocidad y los ajustes de avance de la CNC también deben estar adaptados al material que se está cortando. La velocidad de avance en un torno CNC se refiere a la velocidad y fuerza con que la herramienta se aplica al material durante el corte, y la velocidad también indica la rapidez con que gira el material. Velocidades de corte más bajas funcionan únicamente con metales más blandos como el aluminio, mientras que velocidades más altas son más eficientes (acabado suave) y productivas (corte más rápido); por otro lado, velocidades más altas son adecuadas para metales más duros como el titanio. Para trabajos con aluminio, la velocidad del torno CNC es de 2000 RPM y para trabajos con titanio, es de 500 RPM.
El siguiente paso es preparar los materiales antes de su uso. Para metales como el acero y el cobre, esto incluye limpiar suciedad, óxido y otras impurezas. Las impurezas pueden dañar las herramientas de la máquina CNC torno y provocar irregularidades en el corte. Para materiales no metálicos como el grafito, la máquina funciona mejor cuando el material ya está dimensionado. Esto minimiza el tiempo de corte y aumenta la eficiencia. Puede ser necesario un tratamiento térmico para ciertos materiales, como el acero aleado, para facilitar el mecanizado. Estos pasos ayudan a garantizar que la máquina CNC torno funcione de manera eficiente y produzca componentes de calidad.
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