Precisión y repetibilidad de las máquinas CNC: ¿Qué son?

La precisión en las máquinas herramienta CNC se refiere a su capacidad para rastrear con precisión rutas específicas y alcanzar puntos finales ordenados mientras están bajo carga, un concepto conocido como precisión dinámica. Por el contrario, la repetibilidad mide la consistencia de la máquina en la reproducción de movimientos ordenados, incluso a través de múltiples ciclos durante la operación. Es esencial reconocer que estas definiciones de precisión y repetibilidad pueden desviarse de las mediciones estáticas proporcionadas por los fabricantes de máquinas. La precisión estática y la repetibilidad generalmente se evalúan cuando la máquina está inactiva, lo que sirve como punto de referencia para la comparación.

 

La precisión dinámica y la repetibilidad en las máquinas herramienta CNC son inherentemente variables y están influenciadas por la tensión ejercida sobre los componentes de la máquina. El aumento de la tensión plantea desafíos para mantener la precisión, lo que afecta tanto la exactitud como la repetibilidad. Debido a las numerosas variables involucradas, los fabricantes de máquinas no pueden proporcionar especificaciones de precisión dinámica y repetibilidad con garantías.

 

Sin embargo, los fabricantes de máquinas deben tener la capacidad de evaluar si sus máquinas cumplen con las demandas de precisión y repetibilidad de aplicaciones específicas. Antes de adquirir una nueva máquina herramienta, es prudente buscar garantías del fabricante sobre su capacidad para satisfacer sus necesidades operativas. Este enfoque proactivo fomenta la transparencia y garantiza la alineación entre las capacidades de la máquina y sus requisitos.

 

Factores que afectan la precisión de la máquina CNC

 

Después de la instalación de una máquina CNC, ciertos factores que afectan la precisión están fuera del control del usuario. Estos incluyen:

 

1. Construcción de máquinas: La construcción de la máquina debe ser lo suficientemente resistente para soportar operaciones de mecanizado exigentes sin una deflexión excesiva de sus componentes de soporte.

 

2. Sistema de retroalimentación: Las escalas lineales son fundamentales para monitorear la posición de los componentes móviles para cada eje. A diferencia de los codificadores rotatorios, dependen menos de la integridad de los componentes del sistema de ejes, como sistemas de guías, husillos de bolas y acopladores.

 

Sin embargo, algunas responsabilidades relacionadas con la precisión recaen en el usuario de la máquina, entre ellas:

 

1. Calibración de máquina herramienta: Aunque los fabricantes de máquinas calibran inicialmente el error de paso y las compensaciones de juego, es responsabilidad de los usuarios finales repetir estas calibraciones a intervalos regulares para mantener la precisión durante toda la vida útil de la máquina.

 

2. Medio ambiente: Garantizar un entorno de trabajo estable es fundamental para minimizar las variaciones de temperatura y humedad ambiente que podrían afectar el rendimiento de la máquina.

 

Abordar la variación térmica para la repetibilidad de la máquina CNC

 

Garantizar una precisión dinámica óptima y preservar la integridad de la máquina son fundamentales para mantener una producción constante de componentes. Sin embargo, es igualmente vital lograr una repetibilidad confiable, especialmente durante las fases de calentamiento de la máquina.

 

La variación térmica de los componentes móviles, en particular los sistemas de husillo y guías, presenta un obstáculo notable para mantener la repetibilidad. A medida que estas partes se calientan, se expanden y cuando se enfrían, se contraen. Esta fluctuación térmica inherente plantea desafíos para mantener la consistencia del tamaño en superficies críticas y de tolerancia estricta.

 

Para abordar este problema, los fabricantes de máquinas emplean varias estrategias para mitigar los cambios térmicos en los componentes de las máquinas. Estos incluyen la implementación de mecanismos de enfriamiento para los sistemas de husillo y guías y la integración de técnicas de diseño para minimizar el impacto de la variación térmica en la repetibilidad. Por ejemplo, en los centros de torneado CNC, colocar el cabezal perpendicular a la base garantiza que solo la altura del borde de la herramienta de corte se vea afectada por los cambios térmicos, minimizando la variación en el diámetro mecanizado.

 

Al invertir en una nueva máquina CNC, es crucial preguntar sobre el enfoque del fabricante para manejar la variación térmica. Además, es esencial garantizar que cualquier desviación en las superficies mecanizadas debido a la expansión térmica durante el calentamiento permanezca dentro de tolerancias aceptables. No hacerlo puede provocar contratiempos en la productividad cuando la máquina requiera un período de calentamiento antes de comenzar la producción.

 

Además, es importante reconocer que pueden surgir importantes desafíos de repetibilidad debido a la aplicación específica de la máquina más que a su diseño. Las variaciones durante las corridas de producción o entre ciclos de trabajo pueden afectar significativamente la repetibilidad, lo que podría generar desperdicio de material y requerir ajustes que requieren mucho tiempo.

 

Ejemplos de variaciones en el mecanizado CNC

 

Durante una ejecución de producción, varios factores pueden introducir variaciones, entre ellos:

 

- Desgaste de herramientas: Con el tiempo, los bordes cortantes pueden degradarse, lo que produce cambios en las superficies mecanizadas. Las superficies externas pueden expandirse mientras que las internas pueden contraerse.

 

- Reemplazo de herramientas desafiladas: Al reemplazar herramientas de corte desafiladas, la alineación precisa de los nuevos filos de corte es crucial para mantener la precisión.

 

De una ejecución de trabajo a otra, ejemplos de variaciones incluyen:

 

- Configuración de sujeción: La ubicación y alineación del dispositivo de sujeción, la ubicación y la fuerza de sujeción y la asignación de cero del programa pueden afectar la estabilidad de la pieza de trabajo.

 

- Ensamblaje de herramientas de corte, medición y entrada de compensación: Las variaciones en los componentes y conjuntos pueden afectar la rigidez, lo que genera posibles problemas de mecanizado.

 

- Condición de la máquina: Las variaciones resultantes de percances o mantenimiento descuidado pueden causar problemas de tamaño, incluso en trabajos previamente exitosos.