Tipos de mecanizado: ¿cuáles son los más habituales?

Como explicamos en uno de los primeros posts en nuestro blog, el mecanizado es el conjunto de procesos industriales que se llevan a cabo en una pieza de materia prima o productos llamados semielaborados (generalmente de metal, aunque también se habla de mecanizado en plásticos, maderas, etc.), eliminando el material sobrante, para que adquieran la forma y el tamaño final requerido para la fabricación. Existen varios tipos de mecanizado, que enumeramos en ese post, y que en está ocasión desarrollaremos en más profundidad.

El mecanizado como proceso de extracción de material

Muchos definen el mecanizado como la eliminación de materiales no deseados en una pieza semielaborada destinada a la fabricación (como una barra, un tubo o una lámina fabricada a partir de forja o moldeo, entre otros) y darle la forma y el tamaño deseados, para diferenciar este proceso de los que implican la adición de material, como las soldaduras, y hacen hincapié en que está eliminación o adicción se hace de forma controlada, es decir, a través de máquinas herramienta. Son estas máquinas herramienta las que definen los tipos de mecanizado existentes, que son sustancialmente los mismos que muchos años atrás, ya que las herramientas tradicionales son sustancialmente las mismas y las trayectorias en segmentos de línea y arcos de círculos no han variado.

Tipos de mecanizado según operación

Estos tipos de mecanizado se clasifican en tres grandes grupos, según cómo se opera sobre el material. Más adelante, dedicaremos un post más extenso a cada uno.

• Mecanizado sin arranque de viruta: son procesos de conformado por los que pasan las piezas metálicas (a excepción de las fundidas) por lo menos una vez en su fabricación, y a menudo, varias. Al no arrancar viruta, proporciona un importante ahorro de material. Un ejemplo son el moldeado y la forja del que hemos hablado en el apartado anterior. En el caso de los tubos, por ejemplo, pueden forjarse, laminarse varias veces, moldearse en forma tubular, enfriarse….), etc. Otro ejemplo de mecanizado sin arranque de viruta es el prensado y el roscado. Hay quien no incluye estos procesos como mecanizado, porque técnicamente no se elimina material, sino que se transforma en forma y tamaño la pieza.
• Mecanizado por abrasión: es el proceso de eliminación del material sobrante en una pieza desgastándola en pequeñas cantidades, haciendo que se desprendan partículas de material. La máquina-herramienta que se utiliza para este tipo de mecanizado es la muela abrasiva, un tipo de disco cuya superficie está fabricada con materiales abrasivos de gran dureza que eliminan cantidades muy pequeñas de material rayando su superficie, pudiendo así lograr límites de tolerancias y acabados superficiales que otros procesos de mecanizado no pueden alcanzar, pero en un intervalo de tiempo superior. Puede constituir, como el mecanizado sin arranque de viruta, un proceso añadido a otros tipos de mecanizado: un ejemplo de ello es el desbarbado, que concretaremos en el siguiente apartado de este post y que se ejecuta después de procesos de mecanizado por arranque de viruta como el corte por disco, o el marcado de piezas. Hay quien engloba el mecanizado por abrasión como un tipo de mecanizado con arranque de viruta, ya que aunque mínima, existe una extracción de material sobrante.
• Mecanizado con arranque de viruta: son procesos de mecanizado en virtud de los cuales el material es arrancado o cortado con una herramienta generando un desperdicio o viruta, utilizando varios filos o cuchillas perfectamente definidos. Hay una gran variedad de mecanizados con arranque de viruta, como el taladrado, el aserrado (por sierra, por láser…) o el fresado. Dependiendo del tipo de mecanizado por arranque de viruta, el desperdicio es mayor o menor, y por lo tanto la necesidad de procesos de rectificado posterior (como el desbarbado) es diferente.

Tipos de mecanizado según el tipo de máquina-herramienta usada

Una vez definidos los tres tipos de mecanizado más habituales según la manera de operar sobre la pieza, podemos detallar los tipos según el tipo de máquina-herramienta utilizada y el proceso que lleva a cabo.

Mecanizado sin arranque de viruta

Forjado

Se trata de un proceso de deformación plástica en el que la deformación del material es resultado de la aplicación de fuerzas de compresión localizadas, mediante golpes con un martillo. Puede ser en frío o en caliente (aplicando temperatura al material en una fragua). Las piezas resultantes habitualmente requieren un procesamiento adicional (como el mecanizado con arranque de viruta e incluso después mecanizado por abrasión) para lograr una pieza lista para la fabricación.

Laminado

Es un proceso de deformación plástica que, como el forjado, puede ser en frío o en caliente, y la deformación del material se produce introduciéndolo entre uno o más pares de rodillos para reducir su espesor y hacerlo más uniforme, como si fuera la masa de una pizza. Como en el resto de moldeados como el forjado o la extrusión, este proceso normalmente precede a otros por arranque de viruta o por abrasión, y así lograr piezas con los requisitos de forma y tamaño para la fabricación.

Extrusión

Es un proceso que se usa para crear piezas de sección transversal definida y fija, empujándolo o extrayéndolo a través de un troquel que tiene la sección transversal que se desea, como el contenido de una jeringuilla. Las piezas logradas no sólo pueden ser de formas muy complejas y con materiales muy quebradizos ya que material solamente encuentra fuerzas de compresión y de cizallamiento sino también con un impecable acabado superficial.

Mecanizado por abrasión

Desbarbado

Se trata de la eliminación de excedente de material en piezas mecanizadas, y puede hacerse, como hemos visto, con muelas abrasivas, aunque también con chorro abrasivo (arenado), con piedras abrasivas (bruñido), con electropulido, etc. Cada uno de estos procesos es considerado por muchos como un proceso de mecanizado por abrasión por separado.

Mecanizado con arranque de viruta

A menudo está considerado como el mecanizado propiamente dicho, ya que es el que específicamente extrae material. Los tipos de mecanizados por arranque de viruta están caracterizados por el movimiento de la pieza a mecanizar contra el filo o la cuchilla de la herramienta. Existen tres grandes tipos por excelencia:

Taladrado

Es la operación de mecanizado en la que se producen o refinan agujeros al poner en contacto una fresa giratoria con filos cortantes en la extremidad inferior de la máquina con la pieza a mecanizar. Las máquinas herramientas que llevan a cabo procesos de taladrado son generalmente las taladradoras, pero también los tornos y los molinos.

Fresado

Es la operación de mecanizado que consiste en girar la herramienta de corte para que los bordes del filo o cuchilla se apoyen sobre la pieza de trabajo. La máquina-herramienta que realiza este proceso es la fresadora.

Torneado

Es la operación de mecanizado que consiste en girar la pieza de trabajo como forma principal de movimiento del metal contra la herramienta de corte. La máquina-herramienta que lleva a cabo este proceso es el torno.

Sin embargo, el aserrado, el brochado, el mortajado y el limado también son tipos de mecanizado por arranque de viruta muy habituales.

Aserrado

El aserrado es uno de los tipos de mecanizado por arranque de viruta más comunes, junto con los tres anteriores. Es la operación que consiste hacer avanzar y retroceder la herramienta de corte en contacto con la pieza. La máquina-herramienta que lleva a cabo este proceso es la sierra, el disco y el láser, entre otros.

El mecanizado: una actividad crucial dentro del sector industrial

El sector del mecanizado conforma un tejido de unas 3.000 empresas en España, que facturan una media de 1 millón de euros cada una al año, que se concentran especialmente en Cataluña, el País Vasco, Navarra y Asturias, aunque también en Madrid, gracias a importantes inversiones realizadas en el sector, y en la Comunidad Valenciana, por su privilegiada ubicación en el mediterráneo.

Actualmente, Barcelona y Madrid aglutinan más de un tercio de la ocupación y la inversión industrial en España, en cuyo sector el mecanizado es una actividad destacada, ya que cualquier pieza con requisitos específicos y estandarizados para fabricación ha requerido un proceso de este tipo.

Bibliografía y trabajos de interés:

• Definición de mecanizado y lista de procesos (en francés)
• Procesos de mecanizado