Mecanizado: qué es, tipos y cómo se hace una pieza

¿Qué es el mecanizado?

Mecanizar es quitar material a una pieza hasta que quede con la forma, la medida y el acabado del plano. La palabra se usa en España y en buena parte de Sudamérica. En México el taller dice maquinado, y es lo mismo. Vea maquinado.

El mecanizado es un proceso de sustracción: se parte de un bloque, una barra, una fundición o una forja, y se le quita lo que sobra. Por eso se distingue de:

• los procesos de conformado, que dan forma sin quitar material: fundición, forja, troquelado, doblado, laminado;
• los procesos de adición, que agregan material: soldadura e impresión 3D.

Muchas piezas pasan por varios. Una flecha se forja y luego se mecaniza; una pieza impresa en metal casi siempre se mecaniza en las caras que ajustan.

Tipos de mecanizado

Los procesos de mecanizado se agrupan en tres familias, según con qué se quita el material.

Esta guía trata sobre todo el mecanizado por arranque de viruta, que es el de la herramienta de corte que distribuimos. Los procesos no convencionales se mencionan para ubicarlos, no para explicarlos.

Mecanizado por arranque de viruta

En todos los procesos de esta familia pasa lo mismo: un filo más duro que la pieza entra en el material, lo comprime y lo separa en virutas. Lo que cambia es quién gira y hacia dónde avanza la herramienta.

• Torneado: gira la pieza; la herramienta, un inserto, avanza a lo largo o hacia el centro. Hace diámetros, caras, conos y roscas. Vea torneado, cilindrado, refrentado y moleteado.
• Fresado: gira la herramienta, una fresa de varios filos, y la pieza avanza contra ella. Hace caras planas, hombros, ranuras y cavidades. Vea fresado.
• Taladrado: gira la broca y avanza a lo largo de su eje para abrir un agujero. Vea taladrado.
• Operaciones sobre el barreno: mandrinado, escariado, avellanado, abocardado y roscado. Vea mandrinado, escariado, avellanado, abocardado y roscado.

Mecanizado por abrasión

El rectificado usa una muela de grano abrasivo. Cada grano corta una viruta diminuta, así que quita poco material, pero deja medidas y acabados que un filo difícilmente iguala. También mecaniza aceros templados. El honeado y el lapeado afinan todavía más.

El bruñido de rodillo no es mecanizado por abrasión ni por viruta: no quita material, sino que aplasta las crestas de la superficie. Vea bruñido.

Mecanizado no convencional

• Electroerosión (EDM): chispas entre un electrodo y la pieza, sumergidos en un líquido. Funciona en cualquier material que conduzca la electricidad, sin importar su dureza. Hay de hilo y de penetración.
• Mecanizado electroquímico: disuelve el metal con corriente y un electrolito. No desgasta la herramienta.
• Láser y chorro de agua abrasivo: sobre todo para cortar lámina y placa.
• Ultrasonido: para materiales duros y frágiles, como cerámicas y vidrio.

Mecanizado convencional y mecanizado CNC

El corte es el mismo. Lo que cambia es que el CNC repite la trayectoria y los datos de corte igual en cada pieza, y por eso aprovecha herramientas que trabajan a velocidades más altas.

El centro de mecanizado

Un centro de mecanizado es una fresadora CNC con cambiador automático de herramienta. En la misma sujeción fresa, taladra, mandrina, escaria y machuelea. Los hay:

• verticales, con el husillo hacia abajo: los más comunes en los talleres;
• horizontales, con el husillo de lado: la viruta cae sola y suelen llevar mesa giratoria y cambio de tarima para trabajar varias caras;
• de 5 ejes, que inclinan la herramienta o la pieza para llegar a casi todas las caras en una sola sujeción;
• tipo puente, para piezas grandes y pesadas, como moldes y bastidores.

El equivalente en torneado es el centro de torneado: un torno CNC, muchas veces con herramienta viva para fresar y taladrar sin pasar la pieza a otra máquina.

Materiales y maquinabilidad

La maquinabilidad es qué tan fácil se mecaniza un material: cuánto dura el filo, qué acabado queda, qué tan buena es la viruta y cuánta potencia pide. No es una propiedad única; se compara contra un material de referencia, que suele ser un acero de corte libre.

Lo que la empeora:

• La dureza: a mayor dureza, más calor y más desgaste en el filo.
• El endurecimiento por deformación: el acero inoxidable austenítico se endurece donde el filo lo toca. Si la herramienta frota en lugar de cortar, el siguiente corte es más difícil.
• La baja conductividad térmica: en el titanio y las superaleaciones el calor se queda en el filo.
• La abrasión: la fundición y el aluminio con mucho silicio gastan el filo como lija.
• La pegajosidad: el aluminio, el cobre y algunos inoxidables se pegan al filo y forman filo recrecido.

Lo que la mejora: el azufre y el plomo de los aceros de corte libre, que ayudan a romper la viruta, y un tratamiento térmico adecuado antes de mecanizar.

Por eso el material de la pieza decide la herramienta, el grado y los datos de corte. Las normas ISO lo ordenan en seis grupos: P (acero), M (inoxidable), K (fundición), N (no ferrosos), S (superaleaciones y titanio) y H (acero templado). Vea maquinado y, como ejemplo, parámetros de barrenado en acero.

Del plano a la pieza

Así pasa una pieza del dibujo a la máquina en un taller de mecanizado:

1. Leer el plano. Medidas, tolerancias, acabados, material y tratamiento térmico. Las cotas con tolerancia cerrada y los acabados finos deciden qué operaciones hacen falta.
2. Elegir la materia prima. Barra, placa, fundición o forja, con sobrematerial suficiente para limpiar todas las caras.
3. Definir la ruta. El orden de las operaciones y en qué máquina va cada una: por ejemplo, torno para los diámetros, centro de mecanizado para los barrenos y las caras, y rectificado si hay medidas muy cerradas. Se escribe en la hoja de proceso.
4. Diseñar la sujeción. Cómo se agarra la pieza en cada operación sin que se mueva ni se deforme, y desde qué referencias se mide.
5. Elegir la herramienta y los datos de corte. Por operación y por material, con los datos de arranque del fabricante. Vea herramientas de corte.
6. Programar. En CNC, a mano o con un programa CAM que genera las trayectorias desde el modelo 3D.
7. Preparar la máquina. Montar la sujeción y las herramientas, medir las longitudes y los ceros de pieza.
8. Primera pieza. Se mecaniza con cuidado y se mide completa contra el plano. Se corrigen los ajustes.
9. Producción e inspección. Se mide una muestra con la frecuencia que pide el cliente, y se cambia el filo antes de que la medida o el acabado se salgan.
10. Terminado. Rebabeo, tratamiento térmico, recubrimiento o ensamble, según el plano. Vea rebabeo.

Desbaste, semiacabado y acabado

Casi toda pieza se mecaniza en pasadas que van de lo grueso a lo fino. El desbaste quita la mayor parte del material con avances y profundidades grandes. El acabado deja la medida y la rugosidad del plano con pasadas ligeras. Entre los dos, a veces, va un semiacabado para dejar un sobrematerial parejo.

Preguntas frecuentes

Dónde está en el catálogo

• insertos
• fresas
• brocas
• rimas
• rebabeo
• herramientas de corte