Comprensión del mecanizado de placas: desde los procesos hasta las aplicaciones

El mecanizado de placas es una técnica de mecanizado CNC que consiste en la eliminación de material de placas. Se utiliza habitualmente para piezas con forma de placa, como placas de montaje, placas base, paneles estructurales, etc. A diferencia de la fabricación de chapa metálica, el mecanizado de placas permite obtener una precisión excelente y una superficie de alta calidad. Lea este artículo para saber qué es el mecanizado de placas y cuándo elegirlo.

¿Qué es el mecanizado de placas?

El mecanizado de placas, ya sean metálicas o no metálicas, mediante procesos como taladrado, fresado o roscado, para obtener la forma deseada, se denomina mecanizado de placas. Este proceso es un mecanizado sustractivo que se utiliza para crear diversos componentes para diferentes industrias, como la aeroespacial, la de la construcción y la médica.

Mecanizado de placas delgadas frente a mecanizado de placas gruesas

La principal diferencia entre estas placas radica en su espesor. Por ejemplo, las placas delgadas tienen un espesor menor que las gruesas. Otra diferencia reside en la deformación por cortante transversal, que es insignificante para las placas delgadas y, por el contrario, para las gruesas.

¿Qué máquinas se utilizan para el mecanizado de chapas?

Para el mecanizado de chapas se utilizan diferentes máquinas. La selección de la máquina depende del material, el espesor y la precisión requerida. Por ejemplo, para perforar agujeros de alta precisión se utilizan taladradoras CNC. Las máquinas de corte láser CNC se utilizan para el corte de perfiles y dimensiones específicas. Las fresadoras CNC se utilizan para la fabricación de componentes de formas complejas.

Características típicas de las piezas de chapa mecanizadas

¿Qué características de las piezas mecanizadas se pueden crear mediante el mecanizado de placas? Las piezas mecanizadas por CNC se fabrican a menudo para soportar cargas, alinear o sellar estructuralmente, lo que requiere que las piezas tengan características como:

1. orificios de montaje
2. superficie plana
3. ranuras o bolsillos
4. ángulos especiales
5. chaflán y borde

¿Cómo se crean estas características en las placas? A continuación, le presentamos los métodos de mecanizado más comunes.

Explicación de los procesos comunes de mecanizado de placas

Estos son los procesos comúnmente empleados para el mecanizado de placas en la fabricación moderna:

Fresado frontal

Cuando se requiere obtener superficies grandes, planas y precisas de la manera más rápida y eficiente, el fresado frontal es una opción de mecanizado ideal, ya que destaca por mantener la planitud de las placas.

El fresado frontal se utiliza para el mecanizado de placas en diferentes industrias importantes, tales como:

• En la industria aeroespacial, se utiliza para fabricar costillas de alas, mamparos, etc.
• En la industria automotriz, se utiliza en la fabricación de bloques de motor y componentes de freno.
• En la industria de maquinaria pesada, se utiliza para bases de máquinas, soportes de montaje,

Fresado de contorno

Cuando el objetivo es crear perfiles internos o externos complejos en una pieza, el fresado de contornos destaca entre los procesos de mecanizado. En este proceso, la herramienta de corte puede moverse simultáneamente en las direcciones X, Y y Z, lo que facilita la obtención de formas 3D. Este proceso se utiliza en la fabricación de álabes de turbina, implantes médicos, moldes, matrices y levas.

Taladrado y Roscado

El proceso de perforación se utiliza para hacer agujeros en placas y alojar tornillos, remaches y pasadores para su unión. Se emplea como operación principal para crear agujeros roscados. El roscado es el proceso que se utiliza para hacer roscas en superficies externas e internas. Por ejemplo, se utiliza para hacer roscas en los agujeros donde se alojan los elementos de fijación.

Fresado de cajeras

En el mecanizado de placas, para reducir el peso, como en las aplicaciones aeroespaciales, a menudo se realizan cavidades en los componentes. Para fabricar estas cavidades se utiliza el fresado de cavidades.

Mecanizado de chapas para metales comunes

Estos materiales se utilizan para fabricar placas fáciles de mecanizar, estables y adecuadas para las aplicaciones correspondientes. Los materiales más comunes incluyen aluminio, acero, titanio y acero para herramientas.

Mecanizado de placas de aluminio

El aluminio se utiliza comúnmente en casi todas las industrias debido a su alta relación resistencia-peso, buena resistencia mecánica y excelente resistencia a la corrosión. Es un material altamente mecanizable. Para mecanizar placas de aluminio, seleccione los siguientes parámetros de corte:

Mecanizado de chapas de acero

El acero existe en diferentes composiciones. Puede ser acero bajo en carbono, acero inoxidable o acero templado. Los aceros de baja aleación son fáciles de mecanizar, pero los aceros inoxidables y templados son difíciles debido a su alta resistencia. Estos son los parámetros de corte utilizados para el acero:

Mecanizado de placas de titanio

El titanio es uno de los metales más difíciles de mecanizar debido a su baja conductividad térmica y alta resistencia. Para mecanizar placas de titanio, utilice estos parámetros de corte:

Mecanizado de placas de acero para herramientas

El acero para herramientas es difícil de mecanizar después de los tratamientos térmicos debido a su alto contenido de carbono y su elevada dureza. Las placas de acero para herramientas se mecanizan generalmente utilizando estos parámetros de mecanizado:

Herramientas para el mecanizado de placas

Durante el mecanizado de placas, se utilizan diferentes tipos de herramientas, como herramientas de corte, de sujeción y de medición. Analicemos cada una de ellas:

Herramientas de corte

Estas herramientas se utilizan para eliminar el material sobrante de la pieza y darle la forma deseada. Las herramientas de corte generalmente dependen del proceso de corte específico. Por ejemplo, durante el fresado frontal se utilizan fresas frontales; durante el taladrado se utilizan brocas. Otras herramientas de corte incluyen una fresa de chaflán, una fresa para ranuras en T y una fresa de corte.

Herramientas de sujeción

Para configuraciones de mecanizado CNC o convencionales, estas herramientas de sujeción se utilizan para el mecanizado de placas:

• Tornillo de banco de la máquina
• Abrazaderas con ranura en T
• Mandril magnético
• Mandril de vacío
• Placa de fijación
• Placa de ángulo
• abrazaderas de sujeción
• Parallels

Herramientas de medición

Las herramientas de medición se utilizan para medir las dimensiones de las placas durante o después de los procesos de mecanizado. Estas herramientas incluyen:

• Calibrador a vernier
• Calibrador digital
• Micrómetro
• Medidor de altura
• Indicador de carátula
• Placa superficial
• Prueba cuadrado
• protector de bisel

Problemas comunes en el mecanizado de placas

El mecanizado de placas no suele ser fácil porque a menudo son delgadas o planas, por lo que no siempre tienen la rigidez suficiente para soportar fuerzas de corte elevadas. Generalmente, durante el mecanizado de placas surgen los siguientes problemas:

Deformación de placas

En la deformación de placas, se produce una flexión o distorsión indeseada de una placa plana, por lo que esta no permanece plana durante ni después del proceso de mecanizado. Estos problemas surgen debido a tensiones residuales desiguales , eliminación de material no uniforme, expansión o contracción debidas a la generación de calor o geometría de placa delgada.

Mala planitud

En este caso, la placa no se mantiene perfectamente plana dentro de las tolerancias especificadas. Debido a esto, las placas pueden presentar curvatura, torsión u ondulación. Este problema surge cuando la pieza de trabajo tiene tensiones residuales, el material se elimina de forma desigual, la sujeción es incorrecta o el espesor de la placa es insuficiente.

Espesor desigual

El espesor desigual se refiere a placas con diferentes espesores en diferentes puntos. Las causas de este problema incluyen:

1. Tensiones residuales en la materia prima
2. Desgaste o desviación de la herramienta
3. Debido al calor, se produce contracción o expansión en diferentes puntos de una placa.
4. Eliminación de material no uniforme

Posición del orificio incorrecta

Una posición incorrecta del orificio provoca fallos de funcionamiento. Este problema se debe a una programación CNC inadecuada, holgura en la máquina, desplazamiento de la pieza durante el mecanizado o la perforación, desviación de la broca o una configuración incorrecta del punto de referencia.

¿Cómo optimizar el mecanizado de placas?

Durante el mecanizado de placas, pueden surgir diversos problemas, como se explica en la sección anterior. Para evitarlos, el mecanizado de placas puede optimizarse siguiendo estos consejos:

Mejorar la estabilidad de la sujeción

Es un requisito fundamental en el mecanizado de cualquier pieza y la principal causa de los problemas que surgen durante o después del proceso. Por lo tanto, la base del mecanizado de placas reside en que la placa debe estar sujeta de forma firme y uniforme para evitar que se mueva, vibre o deforme durante el mecanizado. Esta estabilidad de la sujeción garantiza dimensiones precisas, un mejor acabado superficial, vibraciones y ruido reducidos, y una mayor vida útil de la herramienta.

Optimizar la secuencia de mecanizado

Las operaciones de mecanizado deben organizarse de forma eficiente y lógica para lograr la máxima precisión en la producción. La secuencia de mecanizado típica puede ser:

1. Frente a
2. Mecanizado en bruto
3. Semiacabado
4. Trío
5. Mecanizado de perfiles
6. Proceso de acabado final

Utilice una estrategia de corte por capas.

En lugar de eliminar el material sobrante con un solo corte profundo y denso, conviene hacerlo mediante varias pasadas superficiales. Este método ofrece diversas ventajas, como la reducción de las fuerzas de corte, la minimización de la deflexión de la herramienta, una mayor precisión dimensional, un mejor acabado superficial y una mayor vida útil de la herramienta.

Controlar el calor y la carga de corte

Durante el mecanizado de placas, mantenga la temperatura de corte y las fuerzas de mecanizado dentro de límites seguros. La generación excesiva de calor puede provocar dilatación o contracción, y las fuerzas de corte elevadas pueden causar desviación de la herramienta y deformación de la pieza. Esto se logra seleccionando parámetros de corte óptimos, utilizando herramientas afiladas y aplicando una lubricación adecuada.

¿Para qué se utiliza el mecanizado de placas?

Las placas metálicas planas se mecanizan, taladran y moldean para obtener componentes precisos, que posteriormente se emplean en diversas industrias. En particular, en el campo de las energías renovables, como en los sistemas de baterías de litio, las placas se utilizan para fabricar bandejas para baterías, placas de refrigeración, etc.

Industria aeroespacial:

En la industria aeroespacial, se utilizan placas debido a la alta precisión dimensional que exige, cumpliendo con estrictas tolerancias y estándares de seguridad. El mecanizado de placas se emplea en la fabricación de piezas críticas, como placas de montaje, soportes de alta precisión y componentes estructurales ligeros. Las placas de montaje se utilizan para fijar sistemas de aviónica, sensores, etc.

Industria automotriz:

En este sector, las placas mecanizadas se utilizan en la producción de componentes de alta resistencia y fiabilidad, como placas de conexión y soportes de motor.

• Las placas de conexión son las encargadas de unir los conjuntos estructurales y mecánicos.
• El soporte del motor es el responsable de fijar el motor al chasis del vehículo.

Industria de maquinaria

En este campo, las placas se transforman en placas base para máquinas, estructuras portantes y placas de articulación.

• Las bases de las máquinas proporcionan cimientos estables y libres de vibraciones para equipos pesados.
• Las estructuras portantes están diseñadas para soportar fuerzas estáticas y dinámicas.
• Las placas de enlace transmiten movimiento y fuerzas entre componentes interconectados.

Industria robótica

Las placas de bastidor, las placas funcionales y los accesorios de precisión se fabrican mediante mecanizado de placas.

• Las placas del bastidor forman la columna vertebral estructural de los sistemas robóticos.
• Los dispositivos de fijación de precisión permiten un montaje, calibración y posicionamiento exactos de los componentes robóticos.
• Las placas funcionales se encargan de montar actuadores, sensores y unidades de control.

Mecanizado de placas frente a otros procesos de mecanizado

Esta sección presenta las diferencias entre el mecanizado de placas y otros procesos de mecanizado.

Mecanizado de placas frente a mecanizado 3D

El mecanizado 3D es una operación en la que se producen formas tridimensionales complejas tras eliminar el material innecesario. La siguiente tabla resume las diferencias entre el mecanizado de placas y el mecanizado 3D:

Mecanizado de placas frente a mecanizado en torno

En el mecanizado en torno, la pieza de trabajo gira mientras las herramientas de corte permanecen fijas y eliminan el material. Esta tabla muestra las principales diferencias entre el mecanizado de placas y el mecanizado en torno:

Mecanizado de placas frente a fabricación de chapa metálica

En la fabricación de chapa metálica, las piezas se producen mediante operaciones como doblado, conformado y corte. Las diferencias entre el mecanizado de placas y la fabricación de chapa metálica incluyen:

Factores para elegir servicios de mecanizado de placas

Tenga en cuenta los siguientes factores a la hora de seleccionar los servicios de mecanizado de placas.

Geometría de placa plana

Una placa no uniforme o con una planitud insuficiente puede provocar una eliminación desigual del material, lo que dará lugar a variaciones en el espesor, un acabado superficial deficiente y dimensiones inexactas.

Alta precisión y tolerancia ajustada

Este factor es importante porque garantiza un ajuste adecuado, un montaje impecable y un rendimiento fiable en industrias críticas como la aeroespacial, la automotriz, la médica, etc.

Requisitos de capacidad de carga

Una correcta consideración de los requisitos de carga da como resultado un soporte seguro frente a cargas estáticas, de impacto y dinámicas, al tiempo que se mantiene la estabilidad dimensional y la fiabilidad a largo plazo en servicio.

Conclusión

El mecanizado de chapas se utiliza ampliamente en casi todas las industrias debido a la exigencia de alta precisión y rendimiento de los componentes. Durante el mecanizado de chapas se emplean diversas operaciones, como taladrado, fresado y roscado, para obtener los productos deseados. El aluminio, el acero, el titanio y el acero para herramientas son materiales comúnmente utilizados en el mecanizado de chapas debido a sus propiedades mecánicas. Durante este proceso, pueden surgir diversos problemas, como la deformación de la chapa y los efectos térmicos, que pueden solucionarse optimizando los parámetros de mecanizado y utilizando una lubricación adecuada.

Con más de 20 años de experiencia en la fabricación, Tuofa cuenta con técnicas de mecanizado de placas consolidadas que permiten a los clientes producir componentes de precisión con forma de placa en poco tiempo.

Preguntas Frecuentes

¿Cómo mecanizar planchas?

Las placas se pueden mecanizar mediante diferentes procesos, como taladrado, fresado, etc. Depende del nivel de precisión requerido y de la forma del componente.

¿Qué máquinas se utilizan para el mecanizado de chapas?

Para el mecanizado de placas se utilizan tornos CNC, taladradoras CNC, máquinas de corte láser CNC, máquinas de roscado CNC, etc. La elección depende de la forma y la precisión requeridas para el producto.

¿Para qué se utilizan las placas de aluminio?

Las placas de aluminio son conocidas por su excelente relación resistencia-peso y su resistencia a la corrosión, por lo que se utilizan en las industrias aeroespacial y automotriz.