Centro de torneado y fresado CNC para materiales compuestos
El centro compuesto de torneado y fresado CNC es un tipo de máquina herramienta desarrollada a partir de la máquina de torneado CNC, con capacidades adicionales de mandrinado y fresado. Cuenta con una bancada de torneado, un husillo de torneado y un husillo auxiliar para operaciones de fresado y mandrinado. La máquina se centra principalmente en el torneado, con el fresado y el mandrinado como funciones complementarias, de ahí su nombre de centro compuesto de torneado y fresado.
Como se muestra en la Figura 1, los centros compuestos de torneado y fresado de tamaño pequeño y mediano tienen una estructura similar a la de un torno CNC horizontal, con una bancada inclinada y un husillo de torneado en la parte inferior. El husillo de torneado también incluye control de eje Cs y está equipado con accesorios como un contrapunto y puntos de torneado. La parte superior de la máquina consta de un husillo auxiliar y un cambiador automático de herramientas, que adopta la estructura de una fresadora y mandrinadora. Las herramientas de torneado y fresado utilizan un portaherramientas unificado, y el intercambio de herramientas se realiza mediante un brazo robótico.
La principal diferencia entre el centro combinado de torneado y fresado y el centro de torneado radica en el husillo auxiliar y el cambiador automático de herramientas. El centro de torneado, similar a un torno CNC completamente funcional, utiliza un portaherramientas de torreta, y los cambios de herramienta se realizan mediante indexación de torreta. Las herramientas eléctricas y los sistemas de transmisión se encuentran dentro de la torreta. Esta estructura permite intercambios de herramientas sencillos con cambios de alta velocidad y buena rigidez de la herramienta. Sin embargo, para operaciones de fresado y mandrinado, la máquina presenta limitaciones como un recorrido reducido del eje Y, una capacidad de fresado limitada y un sistema de accionamiento del husillo auxiliar complejo con una cadena de transmisión larga, baja velocidad del husillo y poca rigidez. Por lo tanto, sus capacidades de fresado y mandrinado son relativamente limitadas.
El husillo auxiliar del centro de mecanizado compuesto de torneado y fresado suele utilizar una conexión directa al motor o un accionamiento eléctrico, lo que proporciona una estructura simple y rígida con altas velocidades de hasta decenas de miles de RPM. Además, puede alojar herramientas estándar de fresado y mandrinado, lo que mejora notablemente las capacidades de fresado y mandrinado de la máquina.
El husillo auxiliar del centro compuesto de torneado y fresado puede girar en un amplio rango de aproximadamente 225° (eje B), lo que permite ajustar la orientación de la herramienta tanto para operaciones de torneado como de fresado y mandrinado de superficies inclinadas. Por ejemplo, cuando la máquina se utiliza para torneado cilíndrico interno o externo, o para torneado frontal, la herramienta de torneado se bloquea en su posición y el eje B se ajusta a 0° o 90° para posicionamiento y sujeción. La pieza de trabajo gira con el husillo principal, mientras que los ejes X y Z controlan el movimiento de torneado. Cuando la máquina se utiliza para mandrinado y fresado lateral o frontal de un cuerpo giratorio, el husillo de torneado cambia al control del eje C, convirtiéndose en un eje rotatorio CNC. En este punto, el husillo auxiliar realiza operaciones de mandrinado, fresado y taladrado en la pieza de trabajo montada en el husillo de torneado. Con cinco ejes de coordenadas (X, Y, Z, B y C), la máquina es capaz de realizar mecanizado de 5 ejes.
Este centro compuesto de torneado y fresado resuelve eficazmente el problema de las limitaciones de fresado en los centros de torneado y permite el mecanizado de 5 ejes. Sin embargo, su estructura de cambiador automático de herramientas es relativamente compleja, y el diseño de bancada inclinada impone ciertas limitaciones en el recorrido del eje Y. Para solucionar estos problemas, los centros compuestos de torneado y fresado de mayor tamaño a veces utilizan una estructura de columna móvil similar a la de un centro de mecanizado vertical de 5 ejes, con una mesa giratoria en el eje A y un husillo de gran diámetro. En este caso, el eje A utiliza una estructura de husillo de torneado, con contrapunto y puntos de apoyo, lo que permite que la máquina compuesta de torneado y fresado integre completamente las capacidades de torneado de un torno CNC y las de mandrinado y fresado de una fresadora.