Procesos de Mecanizado Avanzado: Centros, Células, Electroerosión y Oxicorte

Centros de Mecanizado

Un centro de mecanizado realiza automáticamente el trabajo de varias máquinas convencionales, siguiendo un orden de proceso preestablecido, sin necesidad de mover la pieza y sin la intervención directa de un operario.

Para seleccionar el modelo adecuado, es crucial considerar las necesidades específicas de producción.

Estructura de un Centro de Mecanizado

• Bancada
• Columna
• Cabezal con husillo principal
• Sistema de engrase automático
• Mesa de trabajo
• Almacén de herramientas
• Sistema de refrigeración

Células de Fabricación Mecánica

Las células de fabricación mecánica están diseñadas para la producción de grandes cantidades y una amplia variedad de operaciones de mecanizado de piezas complejas. Se componen de varias máquinas controladas por robots, almacenes, alimentadores de piezas y sistemas de refrigeración.

Componentes de las Células de Fabricación

Estas células suelen incluir:

• Máquinas para generar superficies planas.
• Máquinas para el acabado.
• Elementos de intercambio automático de piezas.

Distinguimos dos tipos principales de componentes:

• Hardware de la máquina: Bancada, columna, etc.
• Hardware de control: Parámetros de mecanizado, control de ejes, control de servomotores, sistema cambiador automático de herramientas.

Tipos de Procesos de Mecanizado Especial

A continuación, se presenta un listado de máquinas y procesos de mecanizado especiales, clasificados por su principio de funcionamiento:

Mecanizado Mecánico

• Ultrasonidos
• Corte por chorro de agua
• Corte por chorro de agua y abrasivo
• Corte por chorro abrasivo

Mecanizado Eléctrico

• Mecanizado electroquímico
• Achaflanado y esmerilado electroquímico

Mecanizado Térmico

• Electroerosión por penetración y por hilo
• Haz de electrones
• Rayo láser
• Corte con arco eléctrico:
  • Arco de plasma
  • Electrodo de carbono y aire

Mecanizado Químico

• Fresado químico
• Troquelado químico
• Grabado químico
• Mecanizado fotoquímico

Oxicorte: Principios y Aplicaciones

El oxicorte utiliza el calor de la combustión de gases, conjugado con la reacción exotérmica del metal con el oxígeno, para realizar el corte. Cuando se trata de materiales no férricos, se le añaden aditivos químicos en forma de flujos o polvos a la corriente de oxígeno para facilitar el proceso.

Modalidades de Oxicorte

Los procesos de oxicorte pueden realizarse de forma manual o automática:

• Manuales: Ideales para el corte de perfiles grandes, planchas o el desguace de metal.
• Automáticos: Empleados para la producción en serie o trabajos muy específicos y determinados.

Mecanizado por Electroerosión (EDM)

El mecanizado por electroerosión es un proceso que utiliza descargas eléctricas para erosionar material de una pieza de trabajo.

Electroerosión por Penetración

Es el proceso de mecanizado especial más extendido y utilizado. Con este tipo de máquinas se pueden realizar trabajos como:

• Formas complejas de exteriores e interiores.
• Geometrías más simples que deben ser mecanizadas después del tratamiento térmico del material.

Este proceso se basa en la vaporización del material a temperaturas entre 8.000 y 12.000 ºC, generada por una descarga eléctrica de alto amperaje durante fracciones de tiempo muy cortas, mediante un punzón o electrodo que funciona como cátodo sobre la pieza (ánodo).

Todo esto se produce en un líquido dieléctrico que actúa como aislante, excepto cuando ocurre la ionización al saltar la chispa. Las descargas se realizan en las zonas más próximas entre la pieza y el útil, por lo que es necesario premecanizar la forma antes de aplicar la electroerosión.

La calidad superficial de los trabajos puede variar, controlándose mediante la velocidad de penetración y el amperaje de trabajo.

Electroerosión por Hilo

En este proceso, se utiliza un hilo de pequeño diámetro (generalmente de latón, molibdeno o tungsteno) como electrodo para cortar las geometrías requeridas.

El funcionamiento de estas máquinas es similar al de las sierras. El hilo avanza de forma continua y regular según los parámetros establecidos para el mecanizado. Al igual que en la electroerosión por penetración, no existe contacto directo con la pieza, y todo el mecanizado se realiza en presencia del líquido dieléctrico.

Mecanizado Químico

Proceso del Mecanizado Químico

El mecanizado químico es un proceso que implica la eliminación de material mediante reacciones químicas controladas. Sus pasos principales son:

1. Limpieza: Preparación de la superficie de la pieza.
2. Enmascarillado: Protección de las áreas que no deben ser atacadas.
3. Ataque químico: Aplicación de la solución química para remover material.
4. Desenmascarillado: Retirada de la protección.

La composición de la solución química utilizada es crítica y depende de factores como el material de la pieza, la calidad de acabado deseada y la velocidad de desprendimiento del material.

Corte por Chorro de Agua

El corte por chorro de agua es un proceso de mecanizado en frío que utiliza un chorro de agua a alta presión para cortar materiales. Sus parámetros típicos incluyen:

• Diámetro de la boquilla: 0.1 a 0.4 mm
• Velocidad del chorro: Aproximadamente 1000 m/s
• Distancia entre boquilla y pieza: 0.75 a 3.5 mm

Corte por Chorro de Agua y Abrasivo

Este proceso es una variante del corte por chorro de agua, al que se le añade un material abrasivo para aumentar su capacidad de corte. Es ideal para:

• Cortar metales
• Vidrio
• Piedra

La distancia entre la boquilla y la pieza puede variar según el material y el acabado deseado. Una vez utilizada, la mezcla de corte se dirige a un depósito recogedor y luego se extrae a un separador centrífugo para su tratamiento.

Corte por Chorro Abrasivo (Arenado)

El corte por chorro abrasivo, también conocido como arenado o granallado, funciona mediante la acción de una corriente de gas a alta velocidad que transporta partículas abrasivas. Requiere un sistema de extracción eficiente para gestionar los residuos.

Este proceso está destinado principalmente a:

• Procesos de acabado superficial
• Limpieza de piezas
• Achaflanados