¿Qué es el control numérico por computadora (CNC)?

El control numérico por computadora (CNC) es un método de fabricación que automatiza el control, el movimiento y la precisión de las máquinas herramienta mediante el uso de software informático preprogramado, que está integrado en el interior de las herramientas.

El CNC se utiliza comúnmente en la fabricación para mecanizar piezas de metal y plástico. Fresas, tornos, fresadoras, taladros, amoladoras, chorros de agua y láseres son herramientas de corte comunes cuyas operaciones también pueden automatizarse con CNC. También se puede utilizar para controlar herramientas que no son máquinas, como máquinas de soldadura, ensamblaje electrónico y bobinadoras de filamentos.

Con el CNC, cada objeto a fabricar recibe un programa informático personalizado, generalmente escrito en un lenguaje estándar internacional llamado código G, almacenado y ejecutado por la unidad de control de la máquina (MCU), una microcomputadora conectada a la máquina. El lenguaje de código M también se utiliza junto con el código G en operaciones CNC.

Mientras que el código G controla el movimiento y el funcionamiento de la máquina, el código M controla los movimientos externos de la operación. El programa también contiene las instrucciones y parámetros que sigue la máquina herramienta, como la velocidad de avance de los materiales y el posicionamiento y velocidad de los componentes de la herramienta.

Al principio del proceso, los ingenieros crean un dibujo de diseño asistido por computadora (CAD) de la pieza que se va a fabricar y luego traducen el dibujo a código G. El programa se carga en la MCU y un operador de la máquina realiza una prueba sin la materia prima en su lugar para garantizar el posicionamiento y el rendimiento adecuados. Este paso es importante porque una velocidad o un posicionamiento incorrectos pueden dañar tanto la máquina como la pieza.

Cuando todo está listo, la máquina CNC ejecuta su programa y completa los trabajos con precisión según las instrucciones. Los trabajos pueden implicar cualquier cosa, desde crear algo desde cero hasta cortar una pieza de trabajo o imprimir cualquier cosa.

El control numérico permite que las máquinas produzcan artículos más rápidamente y con mejores acabados superficiales sin la necesidad de mecanizado manual o participación humana extensa.

Los siguientes son algunos de los beneficios de los sistemas CNC:

Además de los maravillosos beneficios que ofrecen las máquinas CNC, tienden a ser más caras, requieren más mantenimiento que otros métodos de producción y obligan a las empresas a contratar un programador CNC capacitado.

El CNC desempeña un papel integral en industrias y sectores críticos, como el de la medicina, el aeroespacial, el militar y el de defensa. Debido a que la falla de un componente podría poner en peligro vidas, las empresas de estas industrias exigen el más alto nivel de precisión en sus piezas, que las máquinas CNC pueden ofrecer.

Las siguientes son algunas industrias que utilizan maquinaria CNC.

El CNC aumenta la precisión necesaria para fabricar cada componente de un avión. Esto incluye todo, desde la capa exterior hasta las partes más internas. Se deben utilizar los niveles más altos de precisión y exactitud al fabricar componentes aeroespaciales mecanizados por CNC, ya que a menudo son de misión crítica. Además, con frecuencia existen requisitos estrictos de planitud, redondez y cilindricidad que sólo pueden cumplirse con mecanizado asistido por computadora, y tolerancias tan pequeñas como 0,00004 pulgadas no son inusuales.

Aluminio, acero inoxidable, latón, níquel, bronce, cerámica, plásticos, magnesio, titanio y aleaciones de alto rendimiento, como Inconel y Kovar, son algunos de los materiales que se pueden utilizar en el mecanizado CNC aeroespacial.

Algunos ejemplos de componentes mecanizados por CNC son los siguientes:

Para satisfacer las necesidades de los pacientes, la industria médica depende principalmente de productos especializados, precisos y de alta calidad producidos por maquinaria CNC. Durante la pandemia de COVID-19, cuando aumentó la necesidad de productos médicos como mascarillas y respiradores, aumentó esta dependencia de las máquinas CNC. Los equipos médicos desechables también se utilizan a menudo para evitar que las personas contraigan enfermedades infecciosas mientras reciben atención médica. Debido a esto, es aún más crucial que el sector médico emplee CNC para aumentar y acelerar la producción de productos médicos.

Ejemplos típicos de productos fabricados mediante máquinas CNC incluyen los siguientes:

Uno de los mercados clave para el mecanizado CNC es la industria del automóvil. Cada paso de la industria de fabricación de automóviles, desde la creación de prototipos en investigación y desarrollo hasta la producción de grandes cantidades de piezas, se beneficia del uso del mecanizado CNC.

Además, mediante fresadoras CNC y equipos de torno se produce una amplia gama de componentes, incluidas secciones masivas de bloques de motor y pequeños engranajes y paneles. Sólo para un motor de combustión se necesitan varias máquinas CNC. Estos se pueden utilizar para convertir enormes bloques de metal en paneles de la carrocería del motor y producir los cilindros, pistones y otros componentes que intervienen en la fabricación del conjunto de cilindros en el bloque del motor.

Algunos de los componentes fabricados mediante mecanizado CNC son los siguientes:

El mecanizado CNC es un método de fabricación útil para el sector electrónico debido a su precisión y adaptabilidad. Las máquinas CNC pueden procesar metales conductores y no conductores, así como una variedad de polímeros. Con la tecnología CNC, no hay necesidad de una etapa de herramientas de preproducción, lo que acelera la producción de componentes electrónicos. Los diseños también se pueden modificar e iterar fácilmente con una supervisión mínima. Según se informa, Apple tiene 10.000 máquinas CNC y fabrica portátiles mecanizados con CNC a gran escala.

Algunos ejemplos de artículos producidos por maquinaria CNC son los siguientes:

La maquinaria grande utilizada en plataformas de perforación y refinerías está diseñada con máquinas CNC para garantizar un ajuste perfecto. Un ajuste imperfecto puede provocar que los cilindros no se llenen, que los pistones no ejerzan la cantidad adecuada de presión y que las válvulas tengan fugas. Por lo tanto, para garantizar que las piezas encajen exactamente como se requiere, las empresas petroquímicas utilizan piezas mecanizadas por CNC.

Algunos ejemplos de piezas creadas mediante máquinas CNC son los siguientes:

Debido a que se requieren piezas de alta precisión para mantener los barcos en funcionamiento y a flote, la industria marina depende en gran medida de las máquinas CNC. Las embarcaciones requieren una gran cantidad de equipos, incluidos sensores submarinos y equipos de comunicación. Como resultado, la industria marina debe utilizar la precisión del CNC al fabricar embarcaciones y otros equipos marinos.

Algunas piezas comunes fabricadas mediante máquinas CNC son las siguientes:

Durante las últimas décadas, la tecnología CNC ha progresado desde dispositivos controlados por cinta perforada hasta máquinas que aceptan entradas de programación CNC y producen piezas de máquinas 3D con extrema precisión.

Los orígenes de las máquinas CNC se remontan a John Parsons. Se le atribuye la creación de la primera máquina de control numérico en 1949, que fue diseñada para funcionar directamente con un conjunto de tarjetas perforadas que le indicaban a la máquina dónde moverse. El Cincinnati Milacron Hydrotel, la primera máquina CNC disponible comercialmente, fue introducido más tarde en 1952 por un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts.

Las máquinas CNC se patentaron por primera vez en 1958.

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