¿Qué es el control numérico por computadora (CNC)?

El control numérico por computadora (CNC) es un método de fabricación que automatiza el control, el movimiento y la precisión de las máquinas herramienta mediante el uso de software de computadora preprogramado, que está integrado dentro de las herramientas.

El CNC se usa comúnmente en la fabricación para mecanizar piezas de metal y plástico. Fresadoras, tornos, enrutadores, taladros, amoladoras, chorros de agua y láseres son herramientas de corte comunes cuyas operaciones también pueden automatizarse con CNC. También se puede utilizar para controlar herramientas que no sean máquinas, como máquinas de soldadura, ensamblaje electrónico y bobinado de filamentos.

Con CNC, cada objeto que se fabricará recibe un programa de computadora personalizado, generalmente escrito en un lenguaje estándar internacional llamado código G, almacenado y ejecutado por la unidad de control de la máquina (MCU), una microcomputadora conectada a la máquina. El lenguaje de código M también se usa junto con el código G en operaciones CNC.

Mientras que el código G controla el movimiento y el funcionamiento de la máquina, el código M controla los movimientos externos de la operación. El programa también contiene las instrucciones y parámetros que sigue la máquina herramienta, como la velocidad de avance de los materiales y el posicionamiento y la velocidad de los componentes de la herramienta.

Al principio del proceso, los ingenieros crean un dibujo de diseño asistido por computadora (CAD) de la pieza que se va a fabricar y luego traducen el dibujo a código G. El programa se carga en la MCU y el operador de la máquina realiza una prueba de funcionamiento sin la materia prima en su lugar para garantizar el posicionamiento y el rendimiento adecuados. Este paso es importante porque la velocidad o el posicionamiento incorrectos pueden dañar tanto la máquina como la pieza.

Cuando todo está listo, la máquina CNC ejecuta su programa y completa los trabajos con precisión según las instrucciones. Los trabajos pueden incluir cualquier cosa, desde crear algo desde cero hasta cortar una pieza de trabajo o imprimir cualquier cosa.

El control numérico permite que las máquinas produzcan artículos más rápidamente y con mejores acabados superficiales sin necesidad de mecanizado manual o una gran participación humana.

Los siguientes son algunos beneficios de los sistemas CNC:

Junto con los maravillosos beneficios que ofrecen las máquinas CNC, tienden a ser más costosas, requieren más mantenimiento que otros métodos de producción y obligan a las empresas a contratar a un programador de CNC capacitado.

CNC desempeña un papel integral en industrias y sectores críticos, como la medicina, la industria aeroespacial, militar y de defensa. Debido a que la falla de un componente podría poner en peligro vidas, las empresas de estas industrias exigen el más alto nivel de precisión en sus piezas, que las máquinas CNC pueden ofrecer.

Las siguientes son algunas industrias que utilizan maquinaria CNC.

El CNC aumenta la precisión necesaria para fabricar cada componente de un avión. Esto incluye todo, desde la capa exterior hasta las partes más internas. Se deben utilizar los más altos niveles de precisión y exactitud cuando se fabrican componentes aeroespaciales mecanizados por CNC, ya que a menudo son de misión crítica. Además, con frecuencia existen requisitos estrictos de planitud, redondez y cilindricidad que solo se pueden cumplir con el mecanizado asistido por computadora, y las tolerancias tan pequeñas como 0,00004 pulgadas no son inusuales.

Aluminio, acero inoxidable, latón, níquel, bronce, cerámica, plásticos, magnesio, titanio y aleaciones de alto rendimiento, como Inconel y Kovar, son algunos de los materiales que se pueden utilizar en el mecanizado CNC aeroespacial.

Algunos ejemplos de componentes mecanizados por CNC son los siguientes:

Para satisfacer las necesidades de los pacientes, la industria médica se basa principalmente en productos especializados, precisos y de alta calidad producidos por maquinaria CNC. Durante la pandemia de COVID-19, cuando aumentó la necesidad de productos médicos como máscaras y respiradores, aumentó esta dependencia de las máquinas CNC. El equipo médico desechable también se usa a menudo para evitar que las personas contraigan enfermedades infecciosas mientras reciben atención médica. Debido a esto, es aún más crucial para el sector médico emplear CNC para aumentar y acelerar la producción de productos médicos.

Los ejemplos típicos de productos hechos a través de máquinas CNC incluyen los siguientes:

Uno de los mercados clave para el mecanizado CNC es la industria automotriz. Cada paso de la industria de fabricación de automóviles, desde la creación de prototipos en investigación y desarrollo hasta la producción de grandes cantidades de piezas, se beneficia del uso del mecanizado CNC.

Además, una amplia gama de componentes, incluidas secciones masivas del bloque del motor y pequeños engranajes y paneles, son producidos por fresadoras CNC y equipos de torno. Solo para un motor de combustión, se necesitan varias máquinas CNC. Estos se pueden usar para convertir bloques de metal masivos en paneles de la carrocería del motor y producir los cilindros, pistones y otros componentes que intervienen en la fabricación del conjunto de cilindros en el bloque del motor.

Algunos de los componentes fabricados mediante mecanizado CNC son los siguientes:

El mecanizado CNC es un método de fabricación útil para el sector de la electrónica por su precisión y adaptabilidad. Tanto los metales conductores como los no conductores, así como una variedad de polímeros, pueden ser procesados ​​por máquinas CNC. Con la tecnología CNC, no hay necesidad de una etapa de herramientas de preproducción, lo que acelera la producción de componentes electrónicos. Los diseños también se pueden modificar e iterar fácilmente con una supervisión mínima. Según los informes, Apple tiene 10,000 máquinas CNC y fabrica computadoras portátiles mecanizadas con CNC a gran escala.

Algunos ejemplos de artículos producidos por maquinaria CNC son los siguientes:

La maquinaria grande utilizada en plataformas de perforación y refinerías está diseñada con máquinas CNC para garantizar un ajuste perfecto. Un ajuste imperfecto puede hacer que los cilindros no se llenen, que los pistones no ejerzan la cantidad adecuada de presión y que las válvulas tengan fugas. Por lo tanto, para garantizar que las piezas encajen exactamente como se requiere, las empresas petroquímicas utilizan piezas que han sido mecanizadas por CNC.

Algunos ejemplos de piezas creadas a través de máquinas CNC son los siguientes:

Debido a que se requieren piezas de alta precisión para mantener los barcos en funcionamiento y a flote, la industria marina depende en gran medida de las máquinas CNC. Las embarcaciones requieren una gran cantidad de equipos, incluidos sensores submarinos y equipos de comunicación. Como resultado, la industria marina debe usar precisión CNC al fabricar botes y otros equipos marinos.

Algunas piezas comunes fabricadas a través de máquinas CNC son las siguientes:

Durante las últimas décadas, la tecnología CNC ha progresado desde dispositivos controlados por cinta perforada hasta máquinas que aceptan entrada de programación CNC y producen piezas de máquinas 3D con extrema precisión.

Los orígenes de las máquinas CNC se remontan a John Parsons. Se le atribuye la creación de la primera máquina de control numérico en 1949, que fue diseñada para funcionar directamente con un conjunto de tarjetas perforadas que le indicaban a la máquina dónde moverse. La Cincinnati Milacron Hydrotel, la primera máquina CNC comercialmente disponible, fue presentada más tarde en 1952 por un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts.

Las máquinas CNC se patentaron por primera vez en 1958.

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