13 erreurs d'usinage CNC les plus courantes à éviter

Cuando se habla de errores de mecanizado CNC se entiende que nos referimos al grado de desviación entre los parámetros geométricos ideales y los parámetros geométricos reales tanto en forma como en dimensión requerida. El grado de conformidad entre los parámetros geométricos reales y los ideales es lo que marca la precisión en el trabajo de maquinado de piezas.

Cuanto menor sea el error de mecanizado, mayor será el grado de conformidad y por tanto, mayor será la precisión del maquinado. La precisión de mecanizado y el error de mecanizado son dos formas de resolver el mismo problema. Por lo tanto, el tamaño del error de mecanizado refleja el nivel de precisión del mecanizado.

Los procesos de mecanizado CNC es una forma rápida y eficiente de crear productos, pero la secuencia de eventos escrita en un programa CNC es creada por el humano al que va asociado la posibilidad de que se produzcan errores.

A continuación veamos los errores de mecanizado CNC más comunes que nos podemos encontrar y qué puedes hacer para resolverlos:

• Errores de programación
• Herramientas inadecuadas
• Falta de mantenimiento
• Avance y velocidad
• Error de fabricación de la máquina herramienta
• Error geométrico de la herramienta
• Error geométrico de la fijación
• Error de posicionamiento
• Error causado por la deformación de la fuerza del sistema de proceso
• El error causado por la deformación térmica del sistema de proceso
• Error de ajuste
• Error de medición
• Tensión interna

1. Errores de programación

   Le software de mecanizado de CNC controla las operaciones de la máquina. Un error de programación tendrá un efecto en cadena que puede ser insignificante o de importancia y desencadenar graves daños a la máquina, la herramienta o la pieza de trabajo.

   Los errores de programación pueden ser difíciles de detectar y los más comunes están relacionados con la ortografía y la sintaxis como por ejemplo confundir una “O” con un “0” o poner una coma en un lugar incorrecto.

   La mayoría de las máquinas CNC modernas cuentan con una función de seguridad para minimizar los daños graves en la máquina. La formación de los empleados sobre el uso de los códigos G y M es la mejor medida preventiva, ya que garantiza que el programa no pone en peligro el equipo o las piezas de trabajo. Enseñar a los nuevos empleados a programar y revisar regularmente los programas ayudará a minimizar los errores de programación.

2. Falta de mantenimiento
   

   Las máquinas CNC funcionan a temperaturas muy altas y aunque están diseñadas para ello, los filtros obstruidos y los residuos en el interior de las máquinas pueden hacer que las temperaturas de funcionamiento se salgan de los parámetros de diseño, provocando graves daños en la máquina.

   Las máquinas sucias pueden provocar problemas de exactitud y precisión, ya que las piezas de trabajo pueden experimentar movimientos no deseados durante el mecanizado. La falta de lubricación puede reducir la suavidad con la que se mueven las piezas de la máquina, reduciendo la precisión. Los niveles bajos de refrigerante también pueden provocar un sobrecalentamiento.

   Es aconsejable aplicar un programa de mantenimiento fijo destinado a garantizar un rendimiento óptimo de la máquina CNC. Este programa puede incluir la lubricación de las piezas móviles, la comprobación y el rellenado de los niveles de refrigerante. El mantenimiento diario, como la limpieza del refrigerante de corte y de los residuos, puede ayudar a prevenir problemas en la máquina.

3. Herramientas inadecuadas
   

   Las marcas de quemaduras en la pieza, los arañazos o la distorsión de los bordes son signos que indican que la herramienta de corte que se utiliza no es la adecuada. Esto puede deberse a que la herramienta que se está usando puede estar moviéndose demasiado lento, está desafilada, tiene un flujo de líquido de refrigeración insuficiente, o está colocada incorrectamente.

   El «chatter» es un error de mecanizado CNC común causado por las vibraciones de la herramienta de corte o de la máquina CNC. Este fenómeno puede reducir drásticamente la vida de la herramienta y de la máquina.

   Hay una serie de calculadoras disponibles para ayudar a los programadores a decidir cuál es la herramienta correcta para un proceso concreto. Los proveedores de herramientas de corte disponen de bases de datos detalladas y de especialistas en productos capaces de ayudar a los programadores a seleccionar las herramientas óptimas y a programar los parámetros correctos para dichas herramientas.

4. Avance y velocidad
   

   Un error común es cortar demasiado despacio lo que provoca cicatrices, ya que el material pasa demasiado tiempo bajo la cortadora. El material se roza más de lo que se corta. La calidad del acabado de la superficie será pobre, la herramienta puede desafiliarse antes, y se generará una cantidad significativa de calor, quemando la superficie de la pieza.

   Por otro lado, el corte demasiado rápido y profundo puede provocar un exceso de desviación de la herramienta. El exceso de desviación de la herramienta da lugar a una vida útil de la herramienta, un acabado superficial y una eficiencia de la máquina que no son óptimos.

   El cálculo de las tasas de avance y velocidad óptimas es un proceso muy complejo. Hay que tener en cuenta una serie de variables, como la anchura y la profundidad de corte, el tipo de cortadora y la potencia de la máquina.

5. Error de fabricación de la máquina herramienta
   

   Los errores de fabricación de las máquinas herramienta incluyen principalmente el error de rotación del husillo, el error de los raíles guía y el error de la cadena de transmisión.

   El error de rotación del husillo se refiere al cambio del eje de rotación real en cada momento del husillo con respecto a su eje de rotación medio, que afecta directamente a la precisión de la pieza a procesar. Las principales causas del error de rotación del husillo son el error de coaxialidad del husillo, el error del propio rodamiento, el error de coaxialidad entre los rodamientos, el bobinado del husillo, etc.

   El carril guía no sólo es el punto de referencia para determinar la relación de posición relativa de cada componente de la máquina herramienta, sino también el punto de referencia del movimiento de la máquina herramienta. El error de fabricación del propio raíl guía, el desgaste desigual del raíl guía y la calidad de la instalación son los factores importantes que causan este tipo de errores.

   Por último, el error de la cadena de transmisión se refiere al error de movimiento relativo entre los elementos de transmisión en ambos extremos de la cadena de transmisión. Está causado por los errores de fabricación y montaje de cada eslabón de la cadena de transmisión, así como el desgaste en el proceso de uso.

6. Error geométrico de la herramienta
   

   Cualquier herramienta en el proceso de corte producirá inevitablemente un desgaste, que provocará el cambio del tamaño y la forma de la pieza.

   La influencia del error geométrico de la herramienta en el error de mecanizado varía según el tipo de herramienta. Cuando se utiliza una herramienta de tamaño fijo, el error de fabricación de la herramienta afectará directamente a la precisión de mecanizado de la pieza mientras que para la herramienta general, el error de fabricación no influye directamente en este tipo de errores.

7. Error geométrico de la fijación
   

   La función de la fijación es hacer que la pieza de trabajo sea igual a la cortadora y que la máquina herramienta tenga la posición correcta, por lo que el error geométrico de la fijación tiene una gran influencia en el error de mecanizado.

8. Error de posicionamiento
   

   El error de posicionamiento incluye principalmente el error de inexactitud del punto de referencia y el error de inexactitud de fabricación del par de posicionamiento.

   Al mecanizar la pieza en la máquina herramienta, algunos elementos geométricos de la pieza deben seleccionarse como punto de referencia de posicionamiento Si el punto de referencia de posicionamiento seleccionado no coincide con el punto de referencia de diseño, se producirá el error de no coincidencia del punto de referencia.

   La máxima variación de posición de la pieza causada por la fabricación inexacta del par de posicionamiento y el espacio de ajuste entre los pares de posicionamiento se denomina error de fabricación inexacta del par de posicionamiento.

9. Error causado por la deformación de la fuerza del sistema de proceso

   • Rigidez de la pieza: En el sistema de proceso, si la rigidez de la pieza de trabajo es relativamente baja en comparación con la máquina herramienta, la herramienta y la fijación, bajo la acción de la fuerza de corte, la deformación causada por la rigidez insuficiente de la pieza tendrá un mayor impacto en el error de mecanizado.
   • Rigidez de la herramienta: La rigidez de la herramienta de torneado cilíndrica en la dirección normal de la superficie mecanizada es muy grande, y su deformación puede ser ignorada. Cuando se perfora el agujero interior con un diámetro menor, la rigidez de la barra de corte es muy pobre, y la deformación de la fuerza de la barra de corte tiene una gran influencia en la precisión del mecanizado del agujero.
   • Rigidez de los componentes de la máquina herramienta: Las piezas de las máquinas herramienta se componen de muchas partes, hasta ahora no existe un método de cálculo sencillo y adecuado para la rigidez de las máquinas herramienta. En la actualidad, la rigidez de las piezas de las máquinas herramienta se mide principalmente mediante experimentos. Los factores que afectan a la rigidez de las piezas de la máquina herramienta son la deformación de contacto de superficie de la junta, la fuerza de fricción, las piezas de baja rigidez y la holgura.

10. El error causado por la deformación térmica del sistema de proceso
    

    La deformación térmica del sistema de proceso tiene una gran influencia en el error de mecanizado, especialmente en el mecanizado de precisión y en el mecanizado de piezas grandes. El error de mecanizado causado por la deformación térmica a veces representa el 50% del error total de la pieza de trabajo.

11. Error de ajuste
    

    En todo proceso de mecanizado, el sistema de procesamiento debe ajustarse de una manera u otra.

    Debido a que el ajuste no puede ser absolutamente preciso, habrá un error de ajuste. En el sistema de procesamiento, la precisión de la posición mutua de la pieza y la cortadora en la máquina herramienta se garantiza mediante el ajuste de la máquina herramienta, la cortadora, el dispositivo o la pieza de trabajo.

    Cuando la precisión original de la máquina-herramienta, la cortadora, la fijación y la pieza de trabajo en blanco cumplen los requisitos del proceso sin tener en cuenta los factores dinámicos, el error de ajuste juega un papel decisivo en el error de mecanizado.

    Usar herramientas de sujeción de cambio rápido para el mecanizado en tornos y fresadoras ayuda a minimizar los tiempos de configuración. Ya sea para la sujeción en el trabajos de barras, el efecto de retroceso de los elementos de sujeción permiten una sujeción sólida con alta rigidez, reduce las vibraciones y consigue unos altos ratios de remoción de metal. Estos sistemas están diseñados para minimizar los tiempos de configuración  y puesta en punto disminuyendo los tiempos de inactividad de la producción.

    Por ejemplo, con la versión hexagonal TOPlus de Hainbuch, el usuario obtiene un 25% más de fuerza de sujeción en comparación con las versiones redondas.

12. Error de medición
    

    Cuando se miden piezas durante o después del mecanizado, la precisión de la medición se ve directamente por el método de medición, la precisión de la medición, la pieza y los factores objetivos.

13. Tensión interna
    

    No hay fuerza externa y existe en la parte interna de la tensión, conocida como tensión interna.

    Una vez que la tensión interna se produce en la pieza, el metal estará en un inestable estado de alta energía potencial por lo que se transforma en un estado estable de bajo nivel de energía, acompañado de deformación, de modo que la pieza pierde su precisión de mecanizado original.

Muchos de estos errores se deben a fallos humanos. Por lo tanto, si se minimiza la introducción manual de datos, se reducirá la tasa de errores. Mientras exista una dependencia excesiva de la intervención humana, seguirán produciéndose errores en el mecanizado CNC.

Por lo que a día de hoy, resulta fundamental invertir en sistemas de supervisión de máquinas CNC que contribuyan a mejorar la eficiencia y minimizar los errores de mecanizado CNC más comunes y que se traducen en una pérdida de recursos y tiempo.