Aunque hoy en día damos por sentada la mecanización en muchos procesos de fabricación, lo cierto es que, para llegar al punto en el que nos encontramos hoy en día, se ha tenido que probar e innovar (y fallar) durante muchas décadas, entre otras cosas, en los tipos de mecanizado.
El ser humano, además de haber sido capaz de ‘domesticar’ el metal, también ha creado aleaciones, mezclas de metales con otros elementos, buscando unas características concretas. Sin embargo, todos estos materiales necesitan tener una forma concreta para que cumplan con el propósito para el que han sido diseñados. Si se va a fabricar en masa, como es el caso de muchas piezas metálicas de hoy en día, el mecanizado tendrá una precisión muchísimo mayor a la fabricación a mano. Por eso existen varios tipos de mecanizado en los procesos industriales, ya que dependiendo del propósito de la pieza, se le tendrá que dar una forma u otra. Sí, lo has averiguado. El post de hoy va sobre el proceso de mecanizado y sus tipos. Pero, antes de adentrarnos directamente en tecnicismos, veamos cómo surge todo.
El origen del mecanizado
En la Prehistoria ya podemos encontrar algunos indicios de mecanización, aunque no como la conocemos hoy en día: los humanos de aquél tiempo usaban procesos de piedra y madera para fabricar componentes. Incluso en el Antiguo Egipto vemos rastros de lo que se convertiría en la futura mecanización, gracias a taladros con mecanismos rotatorios integrados por palos y cuerdas para cortar, agujerear y dar forma a piedras y madera.
Sin embargo, para conocer el origen del mecanizado tenemos que trasladarnos a la época de la revolución industrial y las máquinas de vapor, allá por el siglo XVIII en Gran Bretaña. Fue en esa época cuando John Wilkinson y su mandrinadora, construida en 1774, revolucionaron la mecanización. Algunos historiadores explican que este invento constituye la primera máquina-herramienta de la historia, sin la que, seguramente, no se habría producido la Primera Revolución Industrial. Para fabricar la superficie interior del cilindro de este medio de transporte se necesitaba una tolerancia en el mecanizado muy estrecha. El vapor no podía escapar bajo ningún concepto por el lateral del pistón. La máquina de Watt logró solucionar este problema, ya que fue capaz de aportar un corte mucho más preciso en las piezas de metal.
Este fue el primer avance de muchos en el sector de la mecanización. La aparición de nuevas máquinas (tornos, fresadoras y taladros) hizo posible que se pudiese seguir avanzando y facilitando los procesos. A eso se le sumaron los muchos estudios científicos sobre el corte de metales. Se estudiaron en relación a la energía consumida y material separado en el taladrado. También comenzaron a realizarse, fruto de la investigación, los primeros experimentos que establecían las velocidades de corte y ángulos de filo recomendables para los procesos de mecanizado.
Todos esos experimentos y estudios dieron lugar, con el tiempo, a todas mejoras que se han ido aplicando con los años. Queremos mencionar aquellas que tienen que ver con la formación y la geometría de la viruta y sobre la fuerza de corte y sobre la influencia de los lubricantes, decisivos para el desarrollo de la mecanización moderna, tal y como la conocemos hoy en día.
De hecho, la mayoría de las máquinas de mecanizado que se utilizan en la actualidad están basadas en los mismos principios que las versiones antiguas. Se ha realizado, por supuesto, algún que otro cambio, pequeño pero crucial, como por ejemplo la inclusión del control numérico. Éste permitiría realizar varias operaciones de corte a la vez en una misma máquina.
Como hemos comentado al principio, la creación de aleaciones, cada una de ellas con características propias, hizo que fuese necesario un mecanizado no convencional. Éste permite obtener geometrías complejas para las que no se pueden utilizar procesos de mecanizado tradicional. Un ejemplo de este nuevo tipo serían el mecanizado por electroerosión, ultrasónico y por chorro abrasivo.
Actualmente, el objetivo, o uno de ellos, del mecanizado es mejorar la productividad y los tiempos de fabricación sin que afecte a la calidad del producto o del metal. El acabado de las superficies mecanizadas tiene que seguir siendo impecable.
¿Qué es el mecanizado?
Aunque quizá tengas alguna idea de lo que es exactamente, vamos a explicar qué es el mecanizado: se trata de todo aquel proceso industrias (agujereado, marcado, prensado, corte…) que se realiza en una pieza de materia prima generalmente metálica (también puede ser de cerámica, madera, plástico, etc.). El propósito de la mecanización es darle a esa pieza la forma y tamaño deseados, limando el material sobrante.
El primer ‘mecanizado’ era completamente a mano, en talleres de madera, de forja o cerámicos. No se conocería como mecanizado hasta el siglo XIX, cuando la palabra se generalizó para describir lo que hoy conoceríamos como procesos ‘tradicionales’ de mecanizado (un torno con un papel que permitía mecanizar, roscar, cortar, agujerear… piezas de varios materiales, haciéndolas girar sobre su eje).
La definición de mecanizado actual hace referencia a todas las técnicas de corte de metales. Éstas han experimentado una gran evolución desde los tornos tradicionales hasta las ‘máquinas-herramienta’ con control numérico que utilizamos hoy en día. Son capaces de realizar operaciones de corte muy complejas gracias a un programa.
Tipos de mecanizado en procesos industriales
Ahora que conocemos el objetivo del mecanizado y sus orígenes, vamos a explicar los tipos de mecanizado en procesos industriales que se han creado hasta la fecha. Se utilizará un tipo u otro dependiendo de cómo se vaya a operar sobre el material:
- Mecanizado sin arranque de viruta. Las piezas metálicas (a excepción de las fundidas) pasan, por lo menos una vez, por un proceso de conformado en su fabricación (a menudo, varias veces). Como el propio nombre indica, no genera viruta, por lo que se ahorra una cantidad elevada de material. 2 ejemplos de este tipo de mecanización serían el prensado y el roscado. Los tubos, por ejemplo, también suelen emplear esta técnica, ya que pueden forjarse o laminarse varias veces, moldearse en forma tubular, enfriarse, etc.
- Mecanizado con arranque de viruta. En este proceso de mecanizado, el material se arranca o corta con una herramienta, por lo que genera un desperdicio o viruta, a diferencia de la técnica anterior. Para ello se utilizan unos filos o cuchillas muy afilados. Existen muchos mecanizados con arranque de viruta, como el taladrado, el aserrado o el fresado. Dependiendo del que se use se generará más o menos viruta, siendo necesario, quizá, un proceso de rectificado posterior (como el desbarbado).
- Mecanizado por abrasión. Este tipo de mecanización de proceso industrial elimina el material sobrante desgastándolo en pequeñas cantidades. El material se va desprendiendo en pequeñas partículas. La máquina que se utiliza para este proceso es la muela abrasiva, un tipo de disco cuya superficie está fabricada con materiales abrasivos de gran dureza. Éstos eliminan pequeñas cantidades del material rayando su superficie. Con ello se consiguen límites de tolerancias y acabados superficiales que con otros procesos de mecanizado no se podría obtener. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que se trata de un proceso que requiere mucho más tiempo que otros.
Tipos de mecanizado según el tipo de máquina
Ahora que ya sabemos cuáles son los tipos de mecanizado industriales más habituales, podemos explicar qué máquinas se utilizan en cada uno de ellos, y el proceso que se lleva a cabo:
Mecanizado sin arranque de viruta.
Dentro de este proceso podemos encontrar 3 tipos:
- Forjado. Se aplican fuerzas de compresión localizadas (mediante golpes con un martillo) para que el material se vaya deformando. Es un proceso de deformación plástica que puede realizarse en frío o en caliente. Las piezas que se obtienen suelen requerir de un procesamiento adicional para dejar la pieza lista para la fabricación.
- Laminado. Este proceso, también de deformación plástica, se produce introduciendo el material entre uno o más pares de rodillos para reducir su espesor y hacerlo más uniforme. Normalmente este paso precede a otros por arranque de viruta o por abrasión y, como el forjado, se puede realizar en frío o en caliente.
- Extrusión. Sirve para crear piezas de sección transversal definida y fija. Se crea empujándolo o extrayéndolo a través de un troquel que tiene la sección transversal que se desea. Las piezas que se consiguen pueden tener formas muy complejas incluso con materiales muy quebradizos.
Mecanizado con arranque de viruta.
Estos tipos de mecanizado están caracterizados por el movimiento de la pieza a mecanizar contra el filo o la cuchilla de la herramienta. Existen 4 grandes tipos:
- Aserrado. Es el tipo de mecanizado por arranque de viruta más común. Se hace avanzar y retroceder la herramienta de corte en contacto con la pieza. En este proceso intervienen la sierra, el disco y el láser, entre otros.
- Taladrado. Se ponen en contacto una fresa giratoria con filos cortantes en la extremidad inferior de la máquina con la pieza a mecanizar para que se produzcan agujeros. Las máquinas que llevan a cabo esta labor son, normalmente, las taladradoras, pero también se pueden utilizar tornos y molinos.
- Fresado. Se gira la herramienta de corte para que los bordes del filo se apoyen sobre la pieza de trabajo. La fresadora es la encargada de llevar a cabo esta operación.
- Torneado. La pieza de trabajo se gira contra la herramienta de corte como forma principal de movimiento del metal. La máquina encargada de este procedimiento es el torno.
Aunque menos populares, el brochado, el mortajado y el limado también son tipos de mecanizado por arranque de viruta prácticos y utilizados.
Mecanizado por abrasión.
En la mecanización por abrasión podemos encontrar el desbarbado. Consiste en la eliminación del excedente de material en piezas mecanizadas. Puede hacerse con muelas abrasivas, con chorro abrasivo (arenado), con piedras abrasivas (bruñido), con electropulido, etc.
Initube y los tipos de mecanizado en procesos industriales
Nuestros más de 40 años de experiencia en el sector nos han enseñado, entre otras cosas, a estar pendiente de todos los avances en el mundo del metal, sus aleaciones y sus mecanizados. Solo así podemos ofrecer los servicios más innovadores y la asistencia que te mereces. En Initube trabajamos en más de 13 sectores diferentes, innovando para cada empresa y siendo parte de su cadena productiva. Si necesitas presupuesto o tienes alguna pregunta, no dudes en ponerte en contacto con nosotros. Nuestros profesionales estudiarán, diseñarán y desarrollarán tu proyecto de forma personalizada para responder a cualquiera de tus exigencias.
