El mecanizado de precisión en el tubo

Equipo Ferros Planes

Mecanizado de precisión

Última modificación: 3 junio 2019

El mecanizado de precisión está presente en un gran número de objetos, tanto grandes como pequeños, que usamos en nuestro día a día. En cada pieza con cierta complejidad hay detrás habilidades de mecanizado de precisión, desde las hechas con aleaciones de aluminio para la fabricación de aviones hasta instrumental médico de todo tipo o las partes de un automóvil. Este proceso se encuentra en todas las tecnologías e industrias actuales.

Se trata de un proceso de conformación de piezas por medio de la eliminación de material, que puede ser por arranque de viruta o por abrasión. Las piezas se producen a partir de productos semielaborados o que ya han sido previamente transformados por otros procedimientos como el moldeo o la forja. En otro post ya hablamos de la historia del mecanizado.

Diseño y producción de piezas a mecanizar

Aunque en muchas empresas todavía trabajan con bocetos dibujados a mano en las fases preliminares del diseño de las piezas, el mecanizado de precisión de calidad requiere seguir diseños específicos, en su gran mayoría realizados por ordenador, con programas CAD (computer-aided design) o CAM (computer-aided manufacturing), como AutoCAD o TurboCAD. Estos programas permiten diseñar diagramas tridimensionales complejos o esquemas necesarios para fabricar un objeto por piezas, o una herramienta o una máquina que produzca piezas. Para un mecanizado de precisión es muy importante ceñirse al detalle en estos planos, de lo contrario, peligraría la integridad de la pieza.

El mecanizado de precisión se utiliza en piezas de materiales como el acero, el bronce, el grafito, el vidrio y los plásticos, y dependiendo de cuáles sean estos materiales y del tamaño del proyecto, se usarán para el proceso varias herramientas, como tornos, fresadoras, sierras, taladros o rectificadoras. Además, cada vez más se usa la robótica de alta velocidad, como por ejemplo en la industria aeroespacial.

La producción de una serie o de una cantidad específica de una pieza mecanizada puede ser de unas pocas a miles. El mecanizado de de precisión a menudo usa la programación de dispositivos por control decimal numérico (CNC), que permiten seguir las dimensiones exactas a través de la serie, y también de máquinas herramienta dirigidas por medio de software, o combinaciones de ambas.

El mecanizado de precisión suele seguir diseños realizados por ordenador, con programas CAD o CAM, y la generación de las piezas puede estar conducida por personas o, cada vez más, por medio de robótica de alta velocidad.

El mecanizado de precisión CNC

El mecanizado de precisión de piezas con sistema CNC usa un sistema de coordenadas que especifican el movimiento que tiene que hacer la máquina herramienta (en la mayor parte, X/Z para desplazamientos longitudinales y transversales, aunque en máquinas como fresadoras también se tienen que dirigir también desplazamientos verticales, el eje Y, e incluso puede haber más ejes todavía).

Aunque en otro post hablaremos más extensamente del mecanizado CNC, como breve resumen podemos listar algunas de las máquinas de mecanizado de precisión por control numérico más habituales. Son las fresadoras, los tornos, las máquinas de corte por plasma, las soldadoras, las soldadoras por ultrasonidos, las máquinas de corte por llama, las curvadoras, las punzonadoras, las máquinas de corte por láser, las máquinas de corte por sierra, etc.

Las ventajas principales del mecanizado CNC son:

Industria del automóvil: el mecanizado de precisión se puede encontrar en frenos, en ejes y en pistones, entre otros, que requieren unos elevados estándares de calidad que aseguren la longevidad y fiabilidad de las piezas después de numerosos ciclos de uso.

Industria aeroespacial: es una de las industrias que requieren de más longevidad y fiabilidad en sus piezas, siendo las variaciones inaceptables, y por eso el mecanizado de precisión capaz de manejar grandes piezas habituales en aeronaves y otras infraestructuras es imprescindible.

Industria médica: este tipo de industria requiere un mecanizado capaz de trabajar con las unidades de medida más minúsculas, por eso debe ser de gran precisión. En pequeñas piezas para objetos como pequeños implantes quirúrgicos o instrumental médico como pequeñas cánulas o incluso cámaras, se requieren equipos muy avanzados CNC cuyo margen de error sea casi inexistente. El mecanizado también puede encontrarse en otro material como mesas de operaciones, o máquinas MRI para resonancias, por ejemplo, entre muchos otros.

Industria armamentística: los avances en armamento van estrechamente ligados a la precisión con la que están fabricadas tanto las armas ligeras como las pesadas, y todas ellas requieren procesos de mecanizado en sus piezas. Un fusil de asalto requiere una precisión en el mecanizado de sus engranajes, por ejemplo. Aunque las empresas de mecanizado de precisión para este tipo de industrias siguen procedimientos secretos, es fácil de imaginar el grado de complejidad que tienen sus equipos para proveer al armamento la perfección que tiene hoy en día.

Petróleo, gas: hay numerosas piezas de la industria gasística y petrolífera que por su complejidad necesitan pasar por procesos de mecanizado, como los pistones, las válvulas y las juntas. Se trata de industrias que necesitan una gran fiabilidad por el impacto medioambiental de las sustancias que manejan y por la envergadura de sus infraestructuras, como los pozos de petróleo o las plataformas offshore, que pueden contener piezas de hasta cinco centímetros de grosor y pesar varias toneladas.

Las industrias en las que se usa habitualmente el mecanizado de precisión son aquellas en las que el tamaño y el peso de las piezas, así como su función, requieren un margen de error muy bajo.

Mecanizado de precisión de tubo

En todas las industrias mencionadas suele encontrarse el mecanizado de precisión de tubo, que consiste en la conformación de tubos normalmente por medio de arranque de viruta (corte con sierra, con láser, etc.), a partir de tubos semielaborados, en piezas más grandes.

En el mecanizado de precisión de tubo se utilizan diseños, a menudo en tres dimensiones, hechos mayoritariamente con programas CAM, que permiten establecer la forma, el grosor, el diámetro y el largo del tubo, además de otras variables relacionadas con el material, etc. Hay distintos softwares que permiten diseñar las piezas de tubo y enviarlos directamente a la máquina con sólo un click. Este tipo de softwares proporcionan una visión real del diseño del perfil que resultará cuando se corte con la máquina. Las propias empresas fabricantes de las máquinas herramienta suelen proporcionar su software para poder hacer los diseños y enviarlos a las máquinas.

Elección de la máquina herramienta

Lo fundamental en la elección del tipo de mecanizado y de la máquina herramienta concreta depende de la función que tenga la pieza (el trabajo a realizar) y el volumen que se necesite producir. En el caso del mecanizado de precisión de tubo o de chapa, las máquinas herramienta más habituales son las de corte por láser y corte por disco, así como las máquinas de flow-drilling, mientras que para trabajos de decoletaje también se pueden usar tornos, fresadoras, etc. El láser tiene la gran ventaja de que permite una productividad y una precisión mayor, por eso es la máquina herramienta del mecanizado de precisión por excelencia.

Bibliografía y trabajos de interés: