Torneado y fresado CNC de precisión: Cómo elegir | JS Precision

El torneado CNC de precisión y el fresado CNC de precisión son, muy a menudo, la primera opción para los clientes del sector manufacturero.

Ahora imagine una boquilla de combustible de un motor aeroespacial, en la que los canales internos y las roscas de una aleación de alta temperatura deben mecanizarse con una alta precisión a nivel micrométrico.

Otro ejemplo es la cabeza de una articulación de aleación de titanio para un implante médico, que requiere un acabado superficial de espejo para encajar perfectamente en el cuerpo humano. Ambos casos se basan en estos dos potentes procesos de fabricación digital.

Esto podría ocasionar un aumento considerable de los costos, retrasos en las entregas o incluso el desecho de piezas . Dado que muchos clientes se enfrentan al mismo dilema, hemos creado esta guía para explicarles las diferencias, los procesos y los escenarios aplicables a estos dos métodos, de modo que puedan encontrar la solución más adecuada para su proyecto.

Resumen de la respuesta principal

¿Fresado o torneado CNC? La guía de JS Precision te ayudará a elegir.

Con 12 años de profunda implicación en el campo del mecanizado CNC, JS Precision ha prestado servicios a más de 500 clientes en múltiples industrias como la aeroespacial, la médica, la automotriz y la de semiconductores.

Por ejemplo, en una ocasión mecanizamos con precisión el espigón de un álabe de motor de aleación de titanio para una empresa aeroespacial mediante torneado CNC de precisión. Se logró una tolerancia de ±0,008 mm y las más de 2000 unidades entregadas superaron pruebas exhaustivas.

Además, fabricamos en serie articulaciones robóticas quirúrgicas de acero inoxidable 316L para clientes del sector médico. Con garantía de calidad, esta producción por lotes mantuvo una producción mensual estable de más de 2000 unidades con una tasa de aprobación superior al 99,8%.

También gestionamos pedidos de mecanizado de rotores de turbocompresores para la industria automotriz, utilizando torneado CNC junto con alimentadores automatizados para aumentar la eficiencia de producción en un 40%, lo que ayudó al cliente a acortar los ciclos de entrega.

Estos ejemplos y datos reales representan nuestra valiosa experiencia acumulada en fresado y torneado CNC . Esta guía se basa en estos proyectos reales y cada sugerencia ha sido validada en la práctica. Puede confiar en ella para tomar las decisiones correctas.

Si necesita mecanizado de piezas para las industrias aeroespacial, médica o automotriz, el servicio de torneado CNC de precisión de JS Precision satisface las exigencias de tolerancias estrictas y producción de alta eficiencia. Solo tiene que proporcionarnos los planos y le ofreceremos soluciones rápidamente e iniciaremos la producción.

¿Qué es el torneado CNC de precisión? ¿Cuáles son sus ventajas?

Al conocer por primera vez el mecanizado CNC, los clientes siempre preguntan qué es el torneado CNC de precisión. Se trata de un proceso de precisión cuya actividad principal es la rotación de la pieza, que también es la característica fundamental del torneado CNC.

Definición

El torneado CNC de precisión es un proceso en el que la pieza de trabajo se fija al plato del husillo y gira a alta velocidad. La herramienta de corte se desplaza linealmente a lo largo de una trayectoria predeterminada para eliminar el material sobrante de la pieza y producir piezas giratorias como cilindros y conos. Esto permite un control ideal de las dimensiones de la pieza, incluyendo la calidad de la superficie.

Beneficios clave

• Excelente concentricidad: La realización de múltiples operaciones de mecanizado en una sola configuración garantiza una alta concentricidad, cumpliendo los requisitos para piezas giratorias.
• Producción por lotes de alta eficiencia: En combinación con un alimentador de barras, la producción puede dejarse sin supervisión durante 8 a 12 horas para reducir los costos unitarios.
• Excelente acabado superficial: El corte continuo produce fácilmente una superficie lisa con un valor Ra inferior a 0,8 y normalmente no requiere pulido adicional.
• Rentabilidad: Para las piezas giratorias, la eficiencia del mecanizado es entre un 30% y un 50% mayor en comparación con el fresado, por lo que resulta apropiado para la producción en serie.

Figura 1: Torneado CNC, un proceso de mecanizado que da forma a piezas cilíndricas con la ayuda de tornos controlados por computadora.

Desmitificando el proceso de torneado CNC: del plano a la pieza

Tras comprender qué es el torneado CNC de precisión, muchos clientes desean conocer los pasos desde el diseño inicial hasta la pieza terminada. De hecho, el proceso principal de torneado CNC consta de cinco pasos, cada uno con estándares estrictos.

Paso 1: Diseño digital - Los clientes proporcionan modelos CAD 3D en STEP, IGES o dibujos 2D que especifican dimensiones clave, tolerancias, material y requisitos de superficie para reducir cambios posteriores.

Paso 2: Programación - El software CAM genera el código máquina a partir del modelo, controlando la velocidad del husillo y la trayectoria de la herramienta de acuerdo con el diseño.

Paso 3: Sujeción y ajuste de la herramienta - La pieza en bruto se fija en el mandril y luego, utilizando un ajustador de herramientas, se establece el origen de la herramienta, con una calibración de error de ≤ ±0,001 mm.

Paso 4: Mecanizado automatizado - La máquina herramienta mecaniza automáticamente diámetros externos y perfora agujeros internos según un programa, mientras que, al mismo tiempo, los ingenieros supervisan los procesos en tiempo real para garantizar la consistencia.

Paso 5: Inspección de calidad - Las dimensiones y las tolerancias geométricas de todas las piezas de torneado CNC de precisión se verifican mediante una máquina de medición por coordenadas. Solo después de superar la inspección se procede a la entrega.

También es cierto que, en el contexto anterior, los servicios de torneado CNC de precisión que ofrece JS Precision proporcionan registros de cada paso del proceso de torneado CNC para su seguimiento, desde la revisión del diseño hasta la inspección final, para su tranquilidad.

Figura 2: Puede convertir archivos de diseño electrónico en formato CAD a un formato reconocido por los programas CAM.

Fresado y torneado CNC: una comparación directa

Muchos clientes confunden el torneado CNC con el fresado CNC; sin embargo, comprender las diferencias básicas puede ayudar a distinguirlos. A continuación, se presenta una comparación en tres aspectos:

1. Formas de movimiento fundamentalmente diferentes

• El torneado CNC se basa en el " movimiento de la pieza de trabajo, herramienta estacionaria ", y su principio de funcionamiento es que la pieza de trabajo gira a 500-3000 rpm mientras la herramienta se mueve a lo largo de los ejes X y Z.
• Fresado CNC En este proceso, "movimiento de la herramienta, pieza de trabajo estacionaria", la herramienta gira a 1000-10000 rpm mientras se mueve a lo largo de los ejes X, Y y Z.

2. Capacidad de creación de formas geométricas

La siguiente tabla ilustra las diferencias en la capacidad de mecanizado de los dos procesos:

3. Mecanizado de materiales compuestos

Los modernos centros de torneado CNC de alta precisión (centros de fresado y torneado CNC) integran dos tecnologías, añadiendo funciones en los ejes Y y C. Permiten realizar el mecanizado de piezas rotativas y asimétricas en una sola configuración, reduciendo la acumulación de errores entre 0,02 y 0,05 mm y disminuyendo el tiempo de producción. Son equipos esenciales para los servicios de torneado CNC de precisión.

Si necesita mecanizar piezas que combinen simetría rotacional con asimetría, el centro de torneado CNC de alta precisión de JS Precision le ofrece una solución integral que evita la complejidad de múltiples operaciones de sujeción. Esto incrementará la precisión de la pieza. Solo tiene que proporcionarnos los planos completos y desarrollaremos un plan de mecanizado integral.

Fresado y torneado CNC: ¿Cómo tomar la decisión correcta?

Tras analizar las diferencias entre los procesos y las tecnologías de materiales compuestos, la pregunta más importante es: "¿Cómo elegir?". La clave reside en la compatibilidad de la pieza. A continuación, se presentan algunas reglas de selección.

Regla de oro para elegir un torno CNC

Elija el torneado CNC si se cumplen las siguientes condiciones:

• La forma principal de la pieza es cilíndrica o cónica , por ejemplo ejes y manguitos.
• Las roscas internas y externas deben mecanizarse con precisión, en particular según las especificaciones M2-M50.
• Se hace hincapié en la producción en masa, lo que requiere una mayor eficiencia y menores costes laborales.

Regla de oro para elegir una fresadora CNC

Considere el uso de fresado CNC únicamente cuando se cumplan las siguientes condiciones:

• La pieza contiene planos, ranuras, cavidades complejas o superficies curvas 3D , por ejemplo, soportes y cascarones.
• Las características deben "tallarse" a partir de un bloque sólido en lugar de crear primero un bloque giratorio.
• Diseños con características asimétricas y discretas , como agujeros y salientes multidireccionales.

Mejores prácticas para la incertidumbre

Al trabajar con piezas complejas, comuníquese con JS Precision lo antes posible. Nuestros ingenieros realizarán un análisis de viabilidad de fabricación, recomendarán procesos eficientes según la forma de la pieza, el material y el tamaño del lote, y también pueden optimizar el diseño para reducir costos.

Tanto si necesita mecanizado CNC de gran tamaño como un fresado CNC complejo, en JS Precision nos enorgullecemos de ofrecer soluciones de torneado y fresado CNC de precisión adaptadas a las necesidades de sus piezas. Solo tiene que enviarnos los planos, nosotros nos encargaremos de seleccionar las mejores opciones y le enviaremos un presupuesto lo antes posible.

Figura 3: Fresado y torneado CNC: en función de la forma, el material y el tamaño del lote de las piezas, se recomiendan procesos eficientes.

Más allá del acero: ¿Qué materiales puede procesar el torneado CNC de precisión?

Muchos clientes preguntan si es posible mecanizar materiales especiales mediante torneado CNC de precisión. En realidad, se puede aplicar a una amplia gama de metales, plásticos de ingeniería y materiales compuestos.

El Reino del Metal

• Grado aeroespacial: Las aleaciones de alta temperatura, como las aleaciones de titanio (Ti-6Al-4V) e Inconel 718, requieren herramientas especiales de carburo para abordar el endurecimiento por deformación.
• Grado médico: Los materiales biocompatibles incluyen el uso de acero inoxidable 316L y aleaciones de titanio como Ti-6Al-4V, con fluidos de corte de grado médico para evitar la contaminación.
• Grado industrial: Incluye aleaciones de aluminio como 6061, 7075, aleaciones de cobre, acero al carbono, acero inoxidable 304, 316, etc., a bajo costo y con amplias aplicaciones.

Entre los plásticos de ingeniería y materiales compuestos adecuados para aplicaciones de aislamiento, resistencia al desgaste y a la corrosión se incluyen PEEK, Dellin, nailon y PTFE.

Desafíos y soluciones

Los desafíos del mecanizado de diferentes materiales incluyen la baja conductividad térmica, que provoca altas temperaturas en el caso de las aleaciones de titanio; la posible acumulación de virutas en el acero inoxidable; y la mayor susceptibilidad a la deformación del plástico. Las trayectorias de herramienta y los parámetros se ajustan con JS Precision para garantizar la calidad del torneado CNC de precisión.

Si necesita piezas de torneado CNC de precisión para el procesamiento de materiales especiales, ya sean superaleaciones resistentes a altas temperaturas o plásticos de ingeniería resistentes a la corrosión, los servicios de torneado CNC de precisión de JS Precision pueden satisfacer sus necesidades. Contamos con una amplia experiencia en el procesamiento de materiales para garantizar que la calidad de las piezas cumpla con los estándares de la industria.

Dentro de un centro de torneado CNC de alta precisión: El corazón de la fabricación moderna

La precisión en el torneado CNC depende de un centro de torneado CNC de alta precisión. Sus componentes clave y su funcionamiento se describen a continuación:

1. Husillo: Es el núcleo de la potencia rotacional, cuya rigidez y precisión determinan directamente la calidad del mecanizado. Equipado con un husillo de rodamiento cerámico de alta precisión , con un error de descentramiento radial ≤ ±0,001 mm y un rango de velocidad de 100 a 6000 rpm, nuestro equipo garantiza la coaxialidad rotacional de la pieza.

2. Torreta: Puede albergar de 8 a 12 herramientas diferentes, incluyendo herramientas de torneado exterior y mandrinado interior, para cambios de herramienta automatizados y rápidos con un tiempo de cambio de 0,5 a 1 segundo. Se puede utilizar para realizar procesos complejos como el torneado de diámetros exteriores y el mandrinado de agujeros interiores. La eficiencia aumenta considerablemente.

3. Guías y husillos de bolas: Garantizan la linealidad y precisión de posicionamiento del movimiento de la herramienta. Utilizan guías lineales y husillos de bolas de alta precisión. El error de paralelismo de las guías es ≤ 0,002 mm/m, y el error de paso del husillo se compensa y calibra mediante láser.

4. Sistema CNC: Este es el «cerebro» de la máquina , que interpreta el código G y envía señales para controlar cada movimiento. Utilizamos sistemas de alta gama de Fanuc o Siemens con respuesta rápida y monitorización en línea, que permiten el diagnóstico de fallos.

5. Estructura de la bancada: La bancada de hierro fundido de alta calidad (HT300) absorbe eficazmente las vibraciones y se somete a dos tratamientos de envejecimiento para reducir la deformación por tensión interna, lo que garantiza un funcionamiento estable a largo plazo de la máquina herramienta. La degradación de la precisión es ≤±0,005 mm después de 5 años o más.

Caso práctico: Cómo JS Precision ahorró un 40 % en un ensamblaje complejo

La teoría por sí sola no es suficiente, así que permítanme presentarles un caso práctico real para mostrar cómo aplicamos las tecnologías de torneado de precisión CNC y de fresado-torneado compuesto para resolver los problemas prácticos de nuestros clientes y ahorrarles dinero.

Puntos débiles del cliente

Hace un año, nos contactó un fabricante de equipos ópticos. Un componente central de su instrumento de medición láser fue diseñado originalmente para ser ensamblado a partir de cinco piezas independientes de torneado CNC de precisión, incluyendo manguitos, bujes, postes de conexión, etc., mediante cuatro tornillos.

Este componente presentaba tres problemas graves:

• Los errores acumulados de las piezas ensambladas, de más/menos 0,02 mm, sumarán más/menos 0,1 mm en cinco piezas, y la desalineación de la trayectoria del haz láser provocará un rendimiento óptico inestable; solo el 85 % de los productos podrían superar la norma.
• El proceso de ensamblaje requería dos trabajadores dedicados, cada uno capaz de ensamblar solo 50 juegos por día, lo que aumentaba los costos laborales en 5.000 dólares al mes.
• La estructura de conexión de los tornillos no tiene la resistencia estructural necesaria, lo que puede provocar que las piezas se aflojen durante el transporte, lo que se traduce en un índice de reclamaciones del 10%.

Solución de precisión JS

Tras recibir los planos, nuestros ingenieros realizaron un análisis detallado de la viabilidad de fabricación y determinaron que los puntos de conexión de estas 5 piezas podían integrarse sin necesidad de mecanizado adicional. Por lo tanto, para una solución de fabricación integrada, recomendamos un centro de torneado CNC de alta precisión equipado con capacidades de fresado y torneado de 5 ejes.

Primero, la pieza debe someterse a torneado CNC para su cuerpo giratorio; luego, se utilizan los ejes Y y C de la máquina herramienta para fresar los planos necesarios y los agujeros de posicionamiento para su unión; y, finalmente, se realizan las roscas. Esto resuelve completamente el problema en una sola sujeción, sin necesidad de ensamblaje adicional.

Para garantizar la precisión de la trayectoria óptica del láser, también optimizamos los parámetros de corte aumentando la velocidad del husillo a 3000 rpm y utilizando herramientas de carburo de grano ultrafino para reducir el impacto de las vibraciones causadas durante el corte en la precisión de la pieza.

Mientras tanto, hemos introducido una etapa de medición en línea en el proceso de mecanizado. Por cada 10 piezas mecanizadas, una sonda comprobará las dimensiones críticas para garantizar que el error se controle dentro de ±0,005 mm.

Resultados y datos

Al implementar la solución, el cliente obtuvo beneficios empresariales clave:

• El número de componentes se redujo de 5 a 1 pieza integrada única, se eliminó por completo el proceso de ensamblaje y la necesidad de trabajadores de ensamblaje especializados.
• Los costos totales de fabricación se redujeron en un 40 % (incluyendo una reducción de $5,000 mensuales en mano de obra), con una reducción del 15 % en el desperdicio de material gracias a la menor cantidad de piezas. El número de piezas se redujo del 5 % al 3.25 %.
• Mejora de la resistencia de las piezas hasta en un 25 % (demostrado mediante pruebas de tracción: la fuerza de rotura aumentó de 500 N a 625 N), evitando problemas relacionados con el aflojamiento durante el transporte y mejorando la tasa de aprobación del rendimiento óptico del equipo hasta el 99,5 %.
• El ciclo de producción se redujo de tres semanas (una semana de procesamiento y dos de ensamblaje) a tan solo una semana, lo que permitió al cliente responder con mayor rapidez a la demanda del mercado. El volumen de pedidos aumentó un 20 % en tres meses.

Figura 4: Manguito de torneado CNC de precisión

¿Qué industrias dependen de piezas torneadas CNC de precisión?

El torneado CNC de precisión tiene numerosas aplicaciones, y muchas industrias dependen de él para la fabricación de componentes clave. A continuación, se presenta una introducción a las principales industrias de aplicación y a las piezas torneadas con CNC de precisión .

1. Aeroespacial: Las piezas precisas y confiables que requiere, incluidos los espigones de las palas del motor, los componentes del tren de aterrizaje y los núcleos de las válvulas hidráulicas, exigen una fabricación precisa para permitir un funcionamiento normal en entornos extremos.

2. Dispositivos médicos: Requieren alta biocompatibilidad y precisión, como los ejes articulares de los robots quirúrgicos, los tornillos óseos, los implantes dentales y los engranajes de las bombas de insulina, lo que afecta la seguridad del equipo.

3. Industria automotriz: Los rotores de turbocompresores, los ejes de las cajas de cambios y las boquillas del sistema de inyección de combustible, producidos en masa y duraderos, afectan directamente tanto al rendimiento del vehículo como al consumo de combustible.

4. Semiconductores y óptica: Requiere piezas de precisión a nivel de micras, como portadores de obleas, cilindros de lentes ópticas y cavidades láser, para evitar afectar el rendimiento del equipo.

5. Defensa y energía: Requiere piezas que puedan soportar condiciones de funcionamiento severas, que incluyen ejes de precisión de guiado de misiles, cojinetes de drones y núcleos de válvulas de petróleo y gas para garantizar la estabilidad en el funcionamiento del equipo.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Qué tolerancias suelen tener el torneado CNC de alta precisión?

En general, ±0,025 mm y en aplicaciones aeroespaciales , ±0,005 mm o mejor en aplicaciones exigentes, dependiendo del tamaño y el material de la pieza.

P2: ¿Se puede procesar una misma pieza utilizando tanto el torneado CNC como el fresado?

Sí, esto es muy común. El cuerpo principal de la pieza giratoria, en general, se fabrica mediante torneado CNC, y luego las características asimétricas, como planos y agujeros, se mecanizan mediante fresado CNC.

P3: ¿Qué formatos de archivo necesito proporcionar para obtener un presupuesto de torneado CNC?

Preferimos archivos 3D STEP o IGES, junto con planos 2D en PDF/DWG. En el archivo, deben especificarse las dimensiones y tolerancias clave para que nuestro presupuesto sea preciso.

P4: ¿Cuáles son las ventajas de utilizar un centro de torneado multieje?

Los centros de torneado multieje pueden completar todas las operaciones de mecanizado en una sola configuración, reduciendo la acumulación de errores, acortando el tiempo de entrega y permitiendo la fabricación de piezas con geometrías más complejas .

P5: ¿Qué materiales no son apropiados para el torneado CNC?

Los materiales muy elásticos, como el caucho blando, y los materiales muy quebradizos y duros, como la cerámica, normalmente no se pueden mecanizar mediante torneado CNC tradicional debido a posibles problemas de calidad.

P6: ¿Cómo puedo reducir el coste de mis piezas torneadas por CNC?

Los costes pueden reducirse mediante la optimización del diseño, por ejemplo, evitando tolerancias muy estrictas, eligiendo materiales adecuados y permitiendo la producción por lotes para distribuir los costes de preparación.

P7: ¿Cuál es el papel del refrigerante en el proceso de torneado CNC?

El refrigerante lubrica, reduce la temperatura de corte y elimina las virutas, prolongando así la vida útil de la herramienta y garantizando la calidad de la superficie de la pieza de trabajo.

P8: ¿En qué se diferencia el fresado de 5 ejes del fresado de 3 ejes?

En el fresado de 5 ejes, la herramienta puede acceder a la pieza desde cualquier ángulo. Esto permite mecanizar incluso superficies muy complejas sin necesidad de reajustar la sujeción. Además, ofrece mayor precisión y eficiencia que el fresado de 3 ejes.

Resumen

En el ámbito de la fabricación de precisión, la elección acertada entre fresado y torneado CNC constituye la base del éxito del proyecto, el control de costes y la consecución de un rendimiento superior. Estas decisiones exigen amplios conocimientos técnicos y una gran atención al detalle.

Ya sea que su diseño sea un elegante cuerpo giratorio o un poliedro complejo, el equipo de expertos de JS Precision y su avanzado centro de torneado y fresado CNC de alta precisión están listos para brindarle una solución integral de servicios de torneado CNC de precisión.

Deje de adivinar y confíe en los expertos. Usted nos proporciona los requisitos de sus piezas y nosotros fabricaremos piezas de torneado CNC de alta precisión y calidad, agilizando sus proyectos con presupuestos rápidos y ciclos de producción reducidos.