Herramientas de mecanizado CNC vs. herramientas de torno: Cómo elegir la solución de mecanizado adecuada para su proyecto

Las máquinas herramienta CNC están revolucionando la implementación de diseños complejos. Si tiene que producir en masa 1000 engranajes con una tolerancia de ±0,005 mm o simplemente tornear ejes cilíndricos, podría encontrar dificultades para elegir entre máquinas herramienta CNC y tornos. En ocasiones, una mala elección puede resultar en un aumento de los gastos y una pérdida de tiempo.

Esta guía definirá las diferencias entre las características clave del mecanizado CNC y las características de las herramientas de torno y analizará cómo el mecanizado CNC de China es la mejor opción para el mecanizado de precisión económico en función de estas diferencias.

Cuando termine de leer el artículo, sabrá qué tecnología se necesita para la geometría, el nivel de tolerancia y el presupuesto de sus componentes y la forma de cooperación fluida con socios profesionales para convertir los dibujos en productos calificados.

Resumen de respuestas clave

Conclusiones clave:

• Determinismo tecnológico: la elección depende de la forma geométrica de la pieza (compleja vs. cuerpo giratorio), los requisitos de tolerancia (± 0,005 mm vs. ± 0,05 mm) y el volumen de producción.
• El CNC domina la fabricación moderna: en el paradigma de fabricación y mecanizado CNC, el CNC proporciona repetibilidad, flexibilidad e integración incomparables.
• Evaluación dinámica de costos: para componentes complicados, el costo total por unidad podría ser menor para el sistema CNC, la barrera de costos para los tornos es menor.
• Valor estratégico de la cadena de suministro de China: para proyectos que buscan equipos de primer nivel y ventajas en costos, el mecanizado CNC en China es una opción madura.

¿Por qué consultar esta guía? Por los servicios de mecanizado CNC de JS Precision.

Esta guía no es meramente conceptual, sino que cuenta con más de 15 años de experiencia comercial de JS Precision en la satisfacción de las necesidades de mecanizado CNC de los clientes de las industrias automotriz, aeroespacial y médica.

Hemos completado más de 10.000 proyectos de ingeniería de precisión . Un ejemplo es el proyecto de optimización de la línea de producción de carcasas de turbocompresores para un proveedor de piezas de automoción con máquinas CNC de 5 ejes.

El tiempo de finalización de mecanizados de piezas individuales se redujo de 45 minutos a 16 minutos, la ganancia de eficiencia fue del 65% con un aumento en la tasa de rendimiento del 85% al 99,5%, beneficiando así a nuestro cliente con un ahorro de más de $ 2 millones por año .

Nuestra gama de servicios cumple plenamente con las normas ISO 9001:2015 e IATF 16949. Además, cada máquina está equipada con un sistema de medición de coordenadas hexagonales para garantizar la precisión de los procesos según los estándares internacionales.

Contamos con experiencia en mecanizado y fabricación CNC. Hemos proporcionado soluciones de mecanizado personalizadas para clientes del sector aeroespacial, con una precisión de ±0,002 mm, y fabricación de componentes de moldeo por inyección para clientes del sector médico, con una reducción de costes del 30 % al 50 %.

JS Precision posee más de 20 centros de mecanizado CNC de 5 ejes importados y cuenta con un equipo profesional de ingenieros de programación y procesos.

Lo que nos distingue es la combinación de la profundidad de las capacidades técnicas con la experiencia práctica: no solo ofrecemos el servicio de mecanizado en sí, sino que realizamos esfuerzos activos en la optimización del diseño, la mitigación de riesgos de producción y el abordaje preciso de sus problemas de fabricación.

Si busca un socio confiable para validar procesos y optimizar costos, contacte con JS Precision. Proporcione los planos y requisitos de sus piezas, y nuestros ingenieros le ofrecerán un análisis de viabilidad gratuito para ayudarle a evitar posibles pérdidas.

¿Qué significa mecanizado CNC?

El mecanizado CNC es la base de la fabricación de precisión moderna. Mucha gente se pregunta: " ¿Qué significa el mecanizado CNC ?". Dominar sus principios es fundamental para utilizar las herramientas de mecanizado CNC eficazmente.

Nombre completo y núcleo de CNC

CNC significa Control Numérico Computarizado. Es el controlador de máquinas herramienta con código G preprogramado que convierte el dibujo digital en piezas sólidas. Su automatización elimina por completo el error humano, por lo que la precisión del lote será constante.

De lo digital a lo sólido: el flujo de trabajo CNC

• Diseño CAD: Creación de modelos 3D con tolerancia utilizando SolidWorks .
• Programación CAM: Conversión a código de máquina herramienta y generación de trayectoria de herramienta óptima.
• Post-procesamiento: Adaptación a centros de mecanizado CNC y modificación.
• Ejecución en Máquina-Herramienta: Mecanizado de acuerdo al programa para crear el producto final.

La diferencia fundamental entre el mecanizado CNC y el mecanizado tradicional

El mecanizado CNC ofrece ventajas significativas: se puede supervisar automáticamente las 24 horas del día, mientras que los métodos tradicionales requieren trabajo manual. La consistencia alcanza un CPK > 1,33 , que tradicionalmente dependía de la habilidad del operador. Admite acoplamiento de cinco ejes, lo que dificulta la manipulación de piezas complejas.

¿Quiere descubrir cómo el mecanizado CNC podría transformar radicalmente la producción de su empresa? ¿Le gustaría obtener una copia gratuita de nuestro informe técnico "Mejores prácticas de mecanizado y fabricación CNC "?

¿Cómo comparar herramientas de mecanizado CNC y herramientas de torno?

En resumen, la elección entre herramientas de mecanizado CNC y tornos se basa en conocer los requisitos de las piezas. Para que pueda tomar una decisión rápida, le mostraré una comparación con las dimensiones a continuación.

Familia de herramientas de mecanizado CNC: fresadoras, centros de mecanizado y máquinas multifunción integradas

Entre ellas se incluyen fresadoras y centros de mecanizado, en los que las herramientas de corte rotativas y el movimiento multieje del objeto a mecanizar permiten un mecanizado multifacético.

Herramientas básicas para tornos: el rey del mecanizado de cuerpos rotativos

Rotación de piezas, corte con herramienta fija, competente en piezas rotativas como ejes, manual, semiautomático , tipo CNC, con inversión inicial mucho menor que los centros de mecanizado CNC .

Tabla de comparación de rendimiento clave (4D)

Guía de selección: Decisiones basadas en las necesidades del proyecto

Elija herramientas de mecanizado CNC para piezas 3D complejas, múltiples procesos y tolerancias de ±0,005 mm. Cuerpo rotatorio simple, lotes pequeños , torno económico.

• Si la pieza tiene un contorno tridimensional complejo, requiere mecanizado integrado de múltiples procesos o tiene un requisito de tolerancia de ± 0,005 milímetros, se prefieren las herramientas de mecanizado CNC.
• Si la pieza es un cuerpo giratorio simple, solo requiere creación de prototipos o producción en lotes pequeños, o el presupuesto es la principal limitación, elegir herramientas de torno es más rentable.

¿Por qué los centros de mecanizado CNC son la columna vertebral de proyectos complejos?

Estos proyectos consideran los centros de mecanizado CNC como una parte central de su operación y han hecho que los centros de mecanizado sean indispensables dentro de la fabricación de alta gama como resultado de desarrollos y mejoras.

Definición de centro de mecanizado

Es capaz de fresar, taladrar y roscar con su función de Cambio Automático de Herramienta , permitiendo completar múltiples procesos simultáneamente con una sola posición de sujeción.

Comparación con máquinas tradicionales

La sujeción simple ayuda a eliminar errores en el posicionamiento acumulativo y proporciona una precisión de posicionamiento de ±0,003 mm . El cambio de herramientas mediante ATC solo tarda entre 0,5 y 2 segundos, y el tiempo sin corte se reduce en un 40 % .

• Menor tiempo de sujeción: finaliza todo el mecanizado en una única posición de sujeción en menos tiempo en comparación con otras máquinas.
• Precisión mejorada: la precisión de posicionamiento se indica como ±0,003 mm, mientras que la repetibilidad se indica como ±0,001 mm.
• Mayor eficiencia de producción: el tiempo de cambio de herramienta del sistema de cambio automático de herramientas es de solo 0,5 a 2 segundos , lo que reduce el tiempo sin corte en un 40%.

Caso práctico: Fabricación CNC de carcasas de turbocompresores para automóviles

Desafío: Un proveedor líder en la industria automotriz necesita producir carcasas para turbocompresores. Los conductos de turbulencia de los componentes presentan curvas complejas con una tolerancia de ±0,03 mm. Los métodos convencionales requieren cuatro máquinas y tres puntos de sujeción, con una tasa de desperdicio del 15 % y un tiempo de producción de una sola pieza de 45 minutos, insuficiente para la producción en masa.

Solución: JS Precision utiliza un centro de mecanizado CNC de 5 ejes con sistema de refrigeración de alta presión. Mecaniza todas las formas, sistemas de orificios y canales de flujo en una sola operación de sujeción.

Resultados: El porcentaje de desperdicios se redujo a 0,5% , el tiempo se redujo a 16 minutos, la productividad aumentó principalmente en 181% y la precisión del canal de flujo cumplió totalmente con los estándares de la norma ISO 13485 para facilitar el ingreso exitoso de los clientes al mercado internacional.

¿Quién debería considerar las máquinas CNC para la fabricación de piezas de automóviles?

Existe un alto requisito de precisión en la industria automotriz, lo que lleva a que la máquina CNC para piezas de automóviles se convierta en la opción preferida por el fabricante.

Las duras exigencias de la industria de producción de automóviles: la tolerancia de los componentes clave debe ser de ±0,01 mm , estable a temperaturas altas y bajas, con una capacidad de producción de más de 100.000 unidades al año para cada modelo de producción.

Piezas automotrices típicas mecanizadas por CNC: Incluye piezas automotrices básicas como culatas de motores de automóviles, pinzas de freno y engranajes.

Rol de los tornos en la cadena de suministro automotriz: Los tornos han seguido siendo una parte esencial de la cadena de suministro automotriz, principalmente para el mecanizado de componentes rotativos simples como pernos, tuercas y ejes de transmisión. Los tornos pueden combinarse con el mecanizado CNC gracias a sus menores costos de capital y su capacidad para producir componentes simples en masa de manera eficiente.

La certificación IATF 16949 es una calificación esencial para la fabricación de piezas de automóviles, y los centros de mecanizado CNC de JS Precision cumplen totalmente con esta norma. Si está involucrado en la producción de piezas de automóviles, considere obtener una cotización de costos gratuita de JS Precision para explorar posibles reducciones de costos del 20% al 30%.

Figura 1. Bloque de cilindros de motor mecanizado por CNC. La fabricación de motores es una de las aplicaciones más idóneas de las máquinas herramienta CNC en la industria automotriz.

¿Qué papel desempeña el CNC en los ecosistemas de fabricación modernos?

La tecnología de la Industria 4.0, el mecanizado y la fabricación CNC constituyen el núcleo de las fábricas inteligentes, estableciendo así la conexión entre el mundo digital y el mundo físico.

El centro neurálgico de la fabricación inteligente

La integración de sistemas CNC con funcionalidades MES o ERP permite el seguimiento de datos y un control de calidad inteligente. Esto se traduce en una reducción del 30 % del tiempo de inactividad. A continuación, se muestra una comparación de la eficiencia de la integración inteligente de equipos:

Como se desprende de los datos, la integración inteligente de máquinas CNC es muy superior a las máquinas convencionales en términos de estabilidad de producción, lo que la ha convertido en el corazón de la tendencia de producción actual en la industria.

El mecanizado CNC puede alcanzar el control de tasa de defectos a nivel de ppm mediante control de programa y detección en tiempo real.

Evolución de las herramientas tradicionales

Los tornos y fresadoras CNC contemporáneos se han combinado con configuraciones automáticas , como dispositivos robóticos de carga y descarga, y ahora son parte integral de los sistemas de fabricación flexible. Además, este desarrollo garantizará que las herramientas tradicionales ya no se limiten a un solo proceso . Ahora cumplirán mejor con los requisitos de las líneas de producción inteligentes.

¿Quiere saber cómo integrar el mecanizado CNC en su fábrica inteligente? Contacte con JS Precision con la nota "Integración Inteligente" para recibir una "Guía de Integración de Mecanizado y Fabricación CNC" personalizada y dominar las técnicas de implementación paso a paso.

Figura 2 El control numérico por computadora (CNC) ha cambiado por completo la industria manufacturera tal como la conocemos, simplificando los procesos de producción y permitiendo que tareas complejas se completen con precisión y eficiencia.

¿Cómo evaluar el precio y el valor del centro de mecanizado CNC en China?

El mecanizado CNC en China es muy rentable. Además, representa una cadena de suministro global ideal. Le ayudaremos a evaluar científicamente su rentabilidad.

Beneficios de la agrupación industrial: A medida que la cadena de suministro en Shenzhen, Suzhou y otras regiones de China se ha desarrollado considerablemente, las economías de escala han llevado a menores costos de producción.

Análisis de composición de precios: El precio del centro de mecanizado CNC es hasta un 40% menos costoso en comparación con Occidente debido a las ventajas en términos de costo de mano de obra, equipo y logística.

Clave para el aseguramiento de la calidad: En la contratación, verificar las calificaciones ISO 9001/IATF 16949 y la configuración de las máquinas de cinco ejes y máquinas de medición de coordenadas importadas.

Maximización del retorno de la inversión (ROI): Colaborar con proveedores chinos de mecanizado CNC como JS Precision permite obtener múltiples beneficios: reducir los costos de producción sin comprometer la calidad, utilizar equipos avanzados para gestionar proyectos de procesamiento complejos y utilizar una gestión de la cadena de suministro consolidada para acortar los ciclos de entrega.

Caso práctico: JS Precision utiliza un CNC de cinco ejes para solucionar la crisis de los proveedores de piezas de competición

Un fabricante de volantes de carreras de primera categoría se enfrentaba a retos de producción. El proceso de dos etapas (torno CNC + fresadora de 3 ejes) presentaba una tasa de desperdicio de hasta el 5% , un tiempo de producción unitario de 47 minutos y no podía satisfacer los pedidos durante la temporada alta de las carreras.

Desafío central

Hay tres obstáculos principales en este proceso:

• Dos sujeciones dan como resultado un error de posición acumulativo de ±0,1 mm , lo cual no permite satisfacer el estándar de piezas para carreras.
• El tiempo de transición entre procesos y el de sujeción/posicionamiento ocupa el 30% del tiempo total.
• La capacidad de producción por mes es de sólo 450 piezas , lo que hace difícil hacer frente al pedido urgente de 1000 piezas al mes.
• El costo total de la chatarra + el retrabajo hace que el costo de una sola pieza alcance los $45 .

La solución de JS Precision

JS Precision no solo reemplazó el equipo, sino que reconstruyó el proceso completo. Los detalles y datos de la solución se detallan a continuación:

1. Actualización de equipos y personalización de accesorios:

Se utilizó un centro de mecanizado CNC vertical alemán DMG MORI 50 de 5 ejes y un utillaje de precisión neumático de desarrollo propio. La repetibilidad es de ±0,003 mm, lo que permite completar todo el proceso sin una segunda adhesión y evitar los errores que pueden producirse durante la misma.

2. Optimización de herramientas y parámetros de corte:

En el caso de la aleación de aluminio 6061, se utilizaron plaquitas PCD de 12 mm para realizar el torneado frontal a una velocidad lineal de 800 m/min con un avance de 0,2 mm/rpm. Para el fresado lateral y el taladrado, se utilizan herramientas con recubrimiento de carburo. La estrategia de fresado dinámico permite una profundidad de corte de hasta 3,5 mm y mejora la eficiencia en un 60 %.

3. Programación y optimización de refrigeración:

El varillaje de cinco ejes optimiza la trayectoria de la herramienta para que el filo lateral de la herramienta sea tangente a la superficie curva durante el fresado lateral, lo que reduce la fuerza de corte en un 40 %. Por otro lado, el sistema de refrigeración interna de alta presión de 70 bares enfría a un caudal de 25 litros/min, evitando que la aleación de aluminio se adhiera o genere recrecimientos en el filo , lo que aumenta la vida útil de la herramienta 2,5 veces.

Resultados cuantitativos:

Tras la implementación de la nueva solución se observaron resultados significativamente positivos:

• El tiempo de ciclo de una sola pieza se redujo de 47 a 22 minutos , lo que supone un aumento de la eficiencia del mecanizado del 113%.
• La capacidad de producción mensual creció de 450 piezas a 1440 piezas y la producción aumentó un 220%.
• La tasa de desperdicio se redujo del 5% al 0,2% y las retrabajaciones fueron prácticamente nulas .
• El costo de una sola pieza se redujo a $29, lo que resultó en un ahorro de costos del 35% y la nueva inversión se puede recuperar en 4 meses.

Si tiene dificultades para optimizar la eficiencia o la calidad, programe una consulta gratuita con un ingeniero de JS Precision . Personalizaremos una solución de mecanizado CNC específicamente para usted.

Figura 3 Núcleo de rueda de carreras de aleación de aluminio mecanizado por CNC

Cómo tomar la decisión final: elegir la solución de mecanizado adecuada para su proyecto

Aun así, la elección de herramientas/tornos de mecanizado CNC implica la integración de consideraciones tecnológicas y comerciales. Para tomar las mejores decisiones, siga estos tres pasos:

Paso 1: Definir los criterios de éxito del proyecto

Aspectos importantes a definir: ¿Es la precisión más importante que el precio? ¿Se fabrican 100 o 100.000 piezas? ¿Se trata de una forma compleja en 3D o simplemente de una forma rotatoria?

Paso 2: Evaluar las capacidades del proveedor

El siguiente riesgo clave asociado con la selección de proveedores es la competencia. Los criterios se centran en: soporte de ingeniería, control de calidad y competencias en gestión de proyectos, que se alinean con la reducción de costos, el control de calidad y plazos de entrega estables, respectivamente.

Paso 3: Iniciar una consulta profesional

Durante las consultas con los proveedores, uno debe estar preparado con los documentos necesarios, como dibujos CAD en 3D con marcas de tolerancia, detalles del material (como aleación de aluminio 6061 y aleación de titanio Ti6-Al4V), requisitos de capacidad de fabricación y tiempo de ciclo para la entrega.

Los ingenieros de JS Precision proporcionarán una solución integral que cubra la optimización de procesos, el análisis de costos y la evaluación de riesgos basándose en esta información.

Preguntas frecuentes

P1: Para una pieza de eje simple, ¿debería elegir un torno CNC o un torno convencional?

Para IT7 y superiores , o para trabajos de producción que requieren un alto grado de precisión, un torno CNC garantiza la reproducibilidad de las piezas producidas. Cuando solo se fabrica una unidad con menor precisión , un torno convencional resulta más económico.

P2: ¿Son altos los costos iniciales (programación, accesorios) para el mecanizado CNC?

La instalación conlleva costos, pero estos se compensan durante la producción de cada pieza. En el caso de piezas complejas, la ventaja de no tener que retrabajar el material posteriormente supera con creces el costo de instalación.

P3: ¿Puede el CNC mecanizar todos los materiales que un torno puede mecanizar?

Sí, el CNC puede procesar todos los materiales que se procesan en tornos, e incluso los materiales difíciles de cortar, como las aleaciones de titanio, también pueden tener un mejor manejo en el proceso CNC debido a sus parámetros controlables y su sofisticado sistema de enfriamiento.

P4: ¿Cuál es más adecuado para la producción de lotes pequeños (por ejemplo, 50 piezas)?

Cuando se trata de componentes más simples, el torno requiere menos tiempo y cuesta menos; para componentes complejos, incluso para producciones en lotes pequeños, la ventaja de la precisión de la máquina CNC supera la pérdida por reproceso.

Q5: ¿Cómo puedo determinar si mi diseño requiere mecanizado CNC de 5 ejes?

Para situaciones en las que puede haber múltiples superficies a mecanizar que no son ortogonales, o situaciones en las que se debe realizar un mecanizado de múltiples caras en una configuración para evitar la adición de errores, se debe realizar un mecanizado CNC de 5 ejes.

P6: ¿Es confiable el tiempo de entrega al elegir un proveedor de CNC chino?

La disponibilidad de proveedores chinos genuinos, transparentes en sus plazos de entrega, está a cargo de JS Precision, que entrega el 98% de los pedidos a tiempo y gestiona sus proyectos de manera eficaz.

P7: ¿A qué se refiere exactamente la “precisión” en los centros de mecanizado CNC?

Se considerarían la precisión posicional (por ejemplo, ±0,003 mm), la repetibilidad (por ejemplo, ±0,001 mm) y la precisión del contorno. Esto determinaría la función de ensamblaje y la longevidad de los componentes.

P8: ¿Puede la calidad del mecanizado CNC de China realmente rivalizar con la de los proveedores locales?

Los líderes de la industria china emplean equipos y procesos de gestión de calidad armonizados a nivel mundial (p. ej., IATF16949). Los productos de JS Precision tienen la misma calidad que los de los fabricantes locales y un precio mucho más bajo.

Resumen

La elección entre herramientas de mecanizado CNC y tornos depende de los parámetros del proyecto y los requisitos del negocio. En la producción de lotes complejos, los centros de mecanizado CNC ofrecen resultados eficaces y eficientes, mientras que el mecanizado CNC en China ofrece una solución económica y viable.

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