Centro de mecanizado y torno CNC
Las máquinas herramienta de torneado CNC se encuentran entre los equipos más utilizados en las empresas industriales. Se caracterizan por su amplia aplicabilidad, estructura simple, fácil operación y mantenimiento sencillo. Estas máquinas se utilizan para operaciones de torneado en piezas giratorias como ejes, discos y otros componentes, incluyendo el torneado del diámetro exterior, caras frontales, orificios centrales y roscas. En cuanto a su configuración estructural, las máquinas herramienta de torneado CNC más comunes en las empresas industriales son los tornos CNC horizontales y verticales, siendo los tornos CNC horizontales los más utilizados.
Tornos CNC de tipo popular
En China, los tornos CNC de tipo popular son productos CNC simplificados que evolucionaron a partir de los tornos convencionales. Los componentes principales, la estructura, el aspecto y los parámetros técnicos clave de estos tornos son similares a los de los tornos convencionales. En la Figura 1 se muestran tornos CNC horizontales de tipo popular de tamaño pequeño y mediano. Este tipo de máquina herramienta representa solo una mejora parcial con respecto al torno convencional para cumplir con los requisitos de CNC, ya que la bancada, el cabezal, el contrapunto, el carro y los sistemas auxiliares como la hidráulica, la refrigeración, la iluminación y la lubricación son bastante similares a los de un torno convencional.
Los tornos CNC más comunes suelen utilizar motores con control de frecuencia. Dado que el par de salida a baja frecuencia del convertidor de frecuencia es pequeño, se requieren engranajes mecánicos para mejorar el par a baja velocidad del husillo. Sin embargo, el número de rangos de velocidad puede ser menor que en los tornos convencionales. La estructura del cabezal es relativamente simple. La máquina herramienta suele estar equipada con una torreta eléctrica en lugar de la torreta manual que se encuentra en los tornos convencionales, lo que mejora la automatización y la capacidad de cambio de herramientas. Estos tornos tienen una estructura simple, son asequibles y fáciles de mantener. Son adecuados para el mecanizado automático de piezas sencillas. Sin embargo, dado que la mayoría de los sistemas CNC utilizados son de fabricación nacional y tienen funciones básicas, estas máquinas carecen de control de posición de bucle cerrado, lo que resulta en una menor precisión y eficiencia de procesamiento en comparación con los tornos CNC de funciones completas. Estas máquinas no son adecuadas para el mecanizado de alta velocidad o alta precisión.
Tornos CNC de funciones completas
Un torno CNC de funciones completas es un verdadero torno CNC que requiere un sistema CNC importado completamente funcional y cuenta con control de posición de bucle cerrado. Es capaz de realizar mecanizado de contornos de alta precisión. En la Figura 2 se muestran tornos CNC horizontales de funciones completas de tamaño pequeño y mediano. La estructura y la disposición de los tornos CNC de funciones completas generalmente se diseñan de acuerdo con los requisitos de las máquinas herramienta CNC. Estas máquinas suelen adoptar un diseño de bancada inclinada con la torreta automática ubicada en la parte posterior de la bancada, y el cabezal está fijo a la bancada.
El sistema de accionamiento del husillo de los tornos CNC de funciones completas utiliza un sistema de accionamiento de CA suministrado por el fabricante, que ofrece un amplio rango de velocidad, un alto par a baja velocidad y una alta velocidad máxima. Además, el husillo cuenta con funciones como orientación y posicionamiento. Los tornos CNC de alta velocidad y precisión suelen utilizar componentes avanzados, como unidades de husillo de alta velocidad y husillos eléctricos, logrando una velocidad y precisión significativamente mayores en comparación con los tornos CNC convencionales.
Los tornos CNC de funciones completas suelen utilizar torretas hidráulicas para el cambio automático de herramientas. La rigidez, la capacidad de herramientas, la precisión de indexación y la velocidad de cambio de herramientas de la torreta son muy superiores a las de las torretas eléctricas. Los tornos CNC de funciones completas poseen las características técnicas fundamentales de las máquinas herramienta CNC de alta velocidad, alta eficiencia y alta precisión. Sus sistemas auxiliares son más avanzados y completos que los de los tornos CNC convencionales. El mandril, el contrapunto y otros componentes suelen utilizar control automático hidráulico. Además, la máquina herramienta está equipada con un sistema de refrigeración automático de alta presión y gran capacidad, lubricación automática y sistemas de evacuación de virutas. Por consiguiente, estos tornos suelen requerir una protección de seguridad totalmente cerrada.
Introducción a los centros de torneado CNC
Un centro de torneado se desarrolla a partir de un torno CNC completamente funcional y se utiliza para tornear, fresar y mecanizar agujeros en piezas giratorias. El centro de torneado es uno de los primeros tipos de máquinas CNC que combinan las funciones de torneado y fresado, siendo la versión horizontal la más común. Un centro de torneado típico, como se muestra en la Figura 3, tiene una apariencia similar a la de un torno CNC completamente funcional, pero difiere significativamente en su estructura interna y rendimiento. El husillo cuenta con control de eje C, y la torreta puede equiparse con herramientas motorizadas para operaciones de taladrado, mandrinado y fresado. La capacidad de las herramientas para moverse a lo largo del eje vertical Y es la principal diferencia entre un centro de torneado y un torno CNC completamente funcional.
Control del eje C
El control del eje C, también conocido como interpolación del husillo o interpolación del eje C, es una función en la que el husillo gira alrededor del eje Z. Este eje de movimiento se define como el eje C. Por lo tanto, esta función se denomina control de contorneado del eje C.
En las operaciones de torneado, el husillo impulsa la rotación de la pieza, mientras que la herramienta se desplaza en la dirección de avance (ejes X e Z). En cambio, en las operaciones de taladrado, mandrinado y fresado, el husillo impulsa la rotación de la herramienta, mientras que la pieza o la herramienta se desplazan en la dirección de avance. Estos dos procesos presentan características de mecanizado completamente diferentes. Por lo tanto, el husillo del centro de torneado no solo debe girar la pieza, sino también sujetarla y posicionarla en cualquier punto durante el taladrado, mandrinado y fresado. Además, el husillo participa en cálculos de interpolación, como los de los ejes X, Y y Z, para lograr el movimiento de avance y completar el mecanizado de la superficie cilíndrica.
Herramientas en vivo
Las herramientas motorizadas son herramientas rotativas especiales que se utilizan para el mecanizado. En los tornos CNC convencionales, el proceso de torneado se logra mediante la rotación de la pieza de trabajo, como se muestra en la Figura 4. Las herramientas montadas en la torreta no giran (ni necesitan hacerlo). Sin embargo, en un centro de torneado, para realizar operaciones de torneado en las caras laterales y frontales de una pieza de trabajo giratoria, o para fresar, taladrar o mandrinar, la torreta debe estar equipada con herramientas motorizadas capaces de realizar estos procesos. Estas herramientas motorizadas son accionadas por el subhusillo (segundo husillo) para su rotación.
Movimiento del eje Y
Para operaciones de torneado en los diámetros internos y externos y en las caras frontales de una pieza giratoria, solo se requieren movimientos de avance axial (eje Z) y radial (eje X). Sin embargo, para operaciones de fresado de caras laterales, orificios frontales y fresado, además del avance axial y radial, también es necesario el movimiento vertical del eje de la herramienta. Por lo tanto, un centro de torneado requiere al menos ejes de avance X, Y y Z. La torreta de un centro de torneado es similar en apariencia a la torreta de un torno CNC completamente funcional, pero la estructura interna y los requisitos de control son significativamente diferentes. La torreta de un torno CNC solo tiene funciones de indexación y posicionamiento, mientras que la torreta de un centro de torneado debe tener no solo indexación y posicionamiento, sino también un sistema de accionamiento para herramientas motorizadas, lo que hace que su estructura sea más compleja.