Centro de mecanizado vertical

Las máquinas horizontales y verticales de tres ejes se diferencian principalmente en la inclinación del husillo, con los husillos de las máquinas horizontales paralelos a la superficie de la mesa de la máquina y los husillos de las máquinas verticales perpendiculares a la superficie, aunque las construcciones individuales varían ampliamente para soportar diferentes aplicaciones.

Para un centro de mecanizado vertical, el eje X controla el movimiento hacia la izquierda y hacia la derecha, paralelo a la superficie de sujeción; el eje Y controla el movimiento hacia adelante y hacia atrás, perpendicular a los ejes X y Z; y el eje Z controla el movimiento hacia arriba y hacia abajo.

Encuentre más información en: ¿Qué son los centros de mecanizado o centros de maquinado?

• Precisión y repetibilidad: se debe considerar la capacidad de mecanizar piezas con una tolerancia estricta y hacerlo una y otra vez. Ahí es donde entran en juego el diseño y la construcción de una máquina.
• Crecimiento térmico y componentes que lo contrarrestan: la estabilidad de la máquina se ve afectada principalmente por el crecimiento térmico. Los husillos generan calor, al igual que los husillos de bolas, las mesas de máquinas y los sistemas de guías. Además, cuanto más rápido se mueve una máquina, más fricción y calor genera. Este calor contribuye significativamente a los cambios en el tamaño y la posición de los componentes de la máquina, lo que hace que la máquina “crezca” o se distorsione y que la ubicación de la punta del husillo o la punta de la herramienta se mueva de manera impredecible.
• Una base firme: la base y la ubicación de una máquina en el taller pueden afectar en gran medida el rendimiento. Aunque puede estar bien simplemente colocar máquinas básicas sobre un piso de concreto o madera existente, mecanizar a altas velocidades con una rápida aceleración del eje puede requerir que la máquina esté amarrada para que no “camine” sobre el piso. Las grandes profundidades de corte en algunos materiales también pueden causar una vibración excesiva, lo que requiere que la máquina esté firmemente anclada al piso.
• Velocidades del husillo, par y caballos de fuerza: seleccionar una máquina con el rango apropiado de velocidades de husillo es una consideración crítica. Las tendencias en los últimos años han sido hacia herramientas recubiertas, herramientas más pequeñas, profundidades de corte menores y velocidades de avance más altas. Las herramientas más pequeñas requieren una mayor velocidad del husillo. Avances y velocidades más rápidos ofrecen mejores acabados superficiales.
• CAT, BT y HSK: después de seleccionar el husillo que mejor cumple con los requisitos de potencia, velocidad del husillo y torque, se selecciona el tipo o estilo de cono de herramienta y su tamaño. El cono de herramientas se refiere a la peculiar forma de cono de la parte de un portaherramientas que encaja dentro de la abertura del husillo. Cada husillo está diseñado para aceptar un determinado estilo y tamaño de cono estandarizado. No se pueden utilizar otros estilos o tamaños. Hoy en día se utilizan principalmente tres estilos de cono: CAT, BT y HSK.
• Selección del tamaño del cono del husillo: el tamaño del cono del husillo y el cono del vástago correspondiente tiene mucho que ver con el peso y la longitud de las herramientas que se utilizan y la cantidad de material que se va a eliminar.
• Seleccionar el cambiador de herramientas: el cambiador de herramientas especificado para un VMC nuevo debe tener una cantidad adecuada de bolsillos para herramientas y poder adaptarse al tamaño y peso de los conjuntos de herramientas de corte.
• Preocupaciones sobre el refrigerante: para determinadas aplicaciones, se recomiendan disposiciones opcionales para suministrar refrigerante a alta presión directamente a través del husillo. Una presión de refrigerante de hasta 1000 psi tiene como objetivo promover la evacuación de viruta de orificios profundos en los que la rotura de viruta se dirige a la punta de la herramienta.
• Eliminación de virutas: la eliminación de virutas es una consideración importante que a menudo se pasa por alto en la evaluación de una nueva máquina CNC. Tanto si las virutas se evacuan de la zona de mecanizado con chorros de agua, aceite o aire, caerán al fondo de la máquina. Se puede extraer un volumen menor de virutas mediante un sinfín, que suele ser estándar en la mayoría de los VMC, pero un volumen grande de virutas puede requerir un transportador.

Los centros de maquinado, tanto verticales (VMC) como horizontales (HMC), son herramientas esenciales en el mecanizado CNC. Aunque ambos tienen el propósito de mecanizar piezas de metal, presentan diferencias clave que determinan su aplicabilidad en distintos escenarios.

Orientación del husillo:

• VMC: El husillo está orientado verticalmente.
• HMC: El husillo se monta horizontalmente, paralelo al piso.

Configuración y producción:

• VMC: se configuran más rápidamente, lo que es beneficioso para talleres con demandas cambiantes o trabajos de prototipo. Son ideales para grandes cantidades de trabajo.
• HMC: tienen menos configuraciones y son capaces de realizar varias partes simultáneamente gracias a la rotación de pallets. La programación es más complicada y la configuración puede llevar más tiempo; sin embargo, permiten producir partes complejas con mayor precisión y rapidez.

Capacidad y espacio:

• VMC: tienen una mayor capacidad de carga debido a la posición de la mesa debajo del husillo. Suelen ser más compactos, ocupando menos espacio en el taller.
• HMC: tienen una capacidad de carga generalmente menor en comparación con los VMC.

Acceso y evacuación de virutas:

• VMC: ofrecen un mejor acceso a la pieza debido a la posición superior del husillo. La evacuación de virutas puede ser más compleja ya que las virutas deben ser arrastradas por la herramienta o el refrigerante.
• HMC: La evacuación de virutas es más sencilla debido a la caída por gravedad.

• Piezas planas o de bajo perfil: dada su configuración, los centros de maquinado vertical son ideales para mecanizar piezas que tienen una estructura plana o de bajo relieve.
• Componentes industriales: estos incluyen piezas metálicas utilizadas en sectores como el automotriz y manufacturero.
• Moldes: los centros de maquinado vertical son capaces de crear moldes de inyección precisos, esenciales para la producción en masa de diversos productos.
• Matrices: estas herramientas, que son fundamentales en procesos de estampado y formado, también pueden ser fabricadas en un centro de mecanizado vertical.
• Piezas diversas: esto abarca una gama que incluye refacciones, fixtures, componentes para ensambles, válvulas y mandriles.

• Husillo (Spindle): el husillo, comúnmente conocido como “Spindle” en términos técnicos, es una de las partes vitales de un centro de mecanizado vertical. Su orientación es vertical y su principal función es sostener y rotar la herramienta de corte. Dependiendo de la máquina y su aplicación, las velocidades de giro del husillo pueden variar, oscilando típicamente entre 500 rpm y 10.000 rpm. Además, la potencia del husillo, que se mide en caballos de fuerza, puede oscilar entre 5 hp y 100 hp, determinando así la capacidad de corte de la máquina.
• Mesa de trabajo: la mesa de trabajo es la superficie encargada de montar y posicionar la pieza a mecanizar. Esta mesa tiene la capacidad de moverse en dos direcciones principales: el eje X, que se desplaza horizontalmente, y el eje Y, que se mueve verticalmente. La precisión y estabilidad de la mesa son fundamentales para garantizar la exactitud del proceso de mecanizado.
• Eje Z: el eje Z es el eje vertical del centro de mecanizado. Su principal función es permitir el movimiento ascendente y descendente del husillo y, por ende, de la herramienta de corte. Este eje es esencial para controlar la profundidad de corte y para realizar operaciones de mecanizado en diferentes niveles de la pieza de trabajo.
• Torreta de herramientas: la torreta de herramientas es un dispositivo rotativo que alberga múltiples herramientas de corte. Esta torreta permite que las herramientas se cambien automáticamente durante el proceso de mecanizado, optimizando así el tiempo de producción y permitiendo una variedad de operaciones sin la necesidad de intervención manual.
• Sistema de refrigeración: el sistema de refrigeración es esencial para mantener en condiciones óptimas tanto la herramienta de corte como la pieza de trabajo. Mediante el uso de fluidos refrigerantes, este sistema reduce el desgaste de la herramienta y previene posibles deformaciones en la pieza debido al calor generado durante el mecanizado.
• Sistema de control CNC: el cerebro de la máquina es el sistema de control CNC. A través de este sistema, se introducen y ejecutan los programas de mecanizado. Controla todos los movimientos y operaciones de la máquina, garantizando que el proceso de mecanizado se realice según las especificaciones deseadas.
• Guías y carros: las guías y carros son componentes que permiten el movimiento suave y preciso de la mesa y el husillo en sus respectivos ejes. Estas partes son esenciales para garantizar la precisión y la repetibilidad en el proceso de mecanizado.
• Sistema de extracción de virutas: durante el proceso de mecanizado, se generan virutas que deben ser retiradas y recolectadas. El sistema de extracción de virutas cumple esta función, manteniendo el área de trabajo limpia y evitando posibles interferencias en el proceso.
• Sistema de lubricación: este sistema tiene la tarea de proporcionar lubricación a las partes móviles de la máquina. Esto reduce el desgaste de los componentes y garantiza un funcionamiento suave y prolongado de la máquina.
• Panel de control: es la interfaz principal entre el operador y la máquina. A través de este panel, el operador puede ingresar comandos, monitorear el proceso de mecanizado en tiempo real y realizar ajustes según sea necesario. Es esencial para la operación segura y eficiente del centro de mecanizado.