Historia del CNC

El Control Numérico Computarizado (CNC) surgió durante la Segunda Guerra Mundial para mecanizar piezas de metal duro de forma más rápida y uniforme que el trabajo manual. No obstante, En 1952, el Massachusetts Institute of Technology (MIT), en colaboración con la Oficina de Investigación Naval de Estados Unidos y varios fabricantes de máquinas, presentó la primera máquina de control numérico. Partiendo de una fresadora de Cincinnati Milling Machine Company modificada (“retrofitada”), esta máquina recibió sus instrucciones a través de tarjetas perforadas, lo que permitió automatizar con precisión los movimientos de los ejes X, Y y Z.

Para 1960, la transición a cintas magnéticas facilitó la edición y almacenamiento de programas, extendiendo el uso de CNC al sector automotriz, de moldes y aeroespacial comercial. Posteriormente, en 1970, la incorporación de microprocesadores y computadoras digitales estandarizó el G-code, el lenguaje universal de instrucciones CNC.

Durante la década de 1980, la popularización de los sistemas CAD/CAM de Autodesk permitió diseñar piezas en 3D antes de mecanizarlas, consolidando el uso del CNC en la industria automotriz y aeroespacial. En los 90, la llegada de máquinas de 5 ejes revolucionó la fabricación de geometrías complejas, como aeroestructuras y moldes de precisión; adicionalmente, los sistemas de monitoreo y robótica comenzaron a integrarse a los CNC

En la última década, la evolución ha incorporado interfaces táctiles, simulación en tiempo real, conectividad IoT, mantenimiento predictivo y machine learning, mejorando la autonomía y la precisión de las máquinas CNC

Pasos que sigue una máquina de CNC

Una máquina CNC es aquella que, mediante el Control Numérico Computarizado, transforma un bloque de material (metal, plástico u otros) en una pieza con la forma deseada. El proceso de mecanizado consta de tres etapas:

1. Diseño de la pieza en software CAD.
2. Programación del código G-code que indica las trayectorias de las herramientas.
3. Ejecución del programa por la máquina: el husillo desplaza la herramienta y retira material según el diseño.

Dependiendo de la operación (fresado, torneado, taladrado) y el tipo de máquina, las herramientas pueden variar, pero el objetivo principal es el mismo: reducir material de manera precisa y repetible.

1. ¿Cómo se diseña para CNC?

Conocidos como programas CAD/CAM son software que permiten el diseño de piezas destinadas al mecanizado CNC, el CAD (Computer-Aided Design) que permite crear bocetos y modelos paramétricos en 2D o 3D; después, esos modelos se importan en un módulo CAM (Computer-Aided Manufacturing), encargado de:

1. Definir operaciones de mecanizado (fresado, taladrado, etc.).
2. Seleccionar herramientas y parámetros de corte (velocidades, avances).
3. Generar las trayectorias de herramienta (toolpaths) y convertirlas en instrucciones de G-code

Por lo tanto, los paquetes combinados CAD/CAM simplifican todo el flujo, desde el diseño conceptual hasta la elaboración del programa CNC, estos son algunos programas que pueden serte útiles si estás buscando opciones.

• AutoDesk Fusion
• SolidWorks
• MasterCam

¿Cómo programar en CNC?

Al ser Control Numérico Computarizado, el CNC requiere de un lenguaje de programación por computadora, el más famoso y popular es el G-CODE, llamado así ya que se representa por letras y números, por ejemplo, G01 indica velocidad de movimiento (avance lineal a velocidad programada), cada acción contiene su propia numeración, por lo que, una acción se ejecutaría de esta manera “G01 X247.951560 Y11.817060 Z-1.000000 F400.000000” donde se puede ver que se ejecuta el código G (G01), la posición de los ejes (X,Y,Z) y la velocidad (F).

Las máquinas de maquinado CNC son totalmente programables, lo que permite al operador definir trayectorias, velocidades y avances sin intervenir manualmente durante el proceso. Esto minimiza riesgos y optimiza los tiempos de producción.

Estas máquinas ofrecen vibraciones ínfimas, logrando desviaciones por debajo de una micra. Su rigidez y estabilidad se traducen en acabados de alta calidad y tolerancias muy estrictas.

En el torneado CNC, la pieza gira mientras la herramienta se desplaza en uno o dos ejes para generar cilindros, ejes y roscas con gran velocidad de material removido. Esta operación es perfecta para producciones medias y grandes de piezas de revolución, pero se limita a formas cilíndricas y requiere herramientas específicas que pueden elevar el coste operativo.

Ejemplo: Producción de ejes de transmisión en camiones pesados, que requieren alta cadencia de producción y tolerancias estrictas.

Industrias:

• Maquinaria pesada (ejes y bujes)
• Aeroespacial (sincronizadores y piezas cilíndricas de tren de aterrizaje)
• Biomédica (implantes ortopédicos cilíndricos)

Las operaciones de la fresadora CNC consisten en el arranque de viruta mediante herramientas rotativas que permiten obtener superficies planas, contornos complejos y grabados detallados con tolerancias cercanas a micras. Este proceso es idóneo para trabajos en metales y plásticos, ofreciendo alta versatilidad y acabado superficial fino, aunque implica costos elevados en herramientas y requiere un control riguroso de parámetros de velocidad y avance.

Ejemplo: Fabricación de bloques de motor en la industria automotriz, donde se requiere retirar grandes cantidades de material en superficies planas y contornos complejos.

Industrias:

• Automotriz (bloques y culatas de motor)
• Aeroespacial (componentes de fuselaje y alas)
• Moldes y troqueles (cavidades de moldes de inyección)

El taladro CNC utiliza brocas fijas para perforar orificios con alta precisión y repetibilidad, siendo esencial en la fabricación de bloques de motor y estructuras metálicas. Si bien el taladrado es rápido y exacto en términos de diámetro y profundidad, no es la opción más adecuada para cortes de contorno y depende del uso de diferentes brocas según el material.

Ejemplo: Perforación de orificios de montaje en bastidores de chasis de automóviles.

Industrias:

• Automotriz (chasis y carrocería)
• Construcción (estructuras metálicas)
• Aeronáutica (perforaciones en paneles de fuselaje)

Emplea muelas abrasivas giratorias para lograr acabados ultra finos en piezas metálicas, común en la industria aeroespacial y de moldes donde las tolerancias son críticas. Aunque proporciona superficies extremadamente lisas, el desgaste de las muelas y la necesidad de calibraciones frecuentes incrementan el tiempo de mantenimiento.

Ejemplo: Acabado de superficies de discos de freno en la industria automotriz de alta gama.

Industrias:

• Automotriz de lujo (discos y tambores de freno)
• Aeroespacial (componentes de turbinas)
• Hidroeléctrica (rodillos de generadores)

Deposita capas de material plástico o resina para crear prototipos y piezas personalizadas con geometrías imposibles de mecanizar de otro modo. Esta tecnología es rápida para pruebas de diseño y prototipado, aunque no está pensada para producción masiva debido a la menor resistencia mecánica de las piezas impresas.

Ejemplo: Creación de maquetas arquitectónicas en resina para proyectos de construcción.

Industrias:

• Arquitectura (modelos de presentación)
• Medtech (prótesis y dispositivos médicos personalizados)
• Automotriz (prototipos rápidos de piezas interiores)

Un chorro de agua a alta presión (mezclado con abrasivos) o un arco eléctrico de plasma se utilizan para cortar metales gruesos sin generar zonas afectadas por el calor en el primer caso, y con alta velocidad en el segundo. Estas técnicas son ideales para planchas de gran espesor, pero presentan menor precisión que el fresado y los bordes suelen requerir un acabado adicional.

Ejemplo: Corte de placas de acero de gran espesor para la construcción naval.

Industrias:

• Naval (casco y estructura de barcos)
• Petroquímica (recipientes de presión)
• Arquitectura (paneles decorativos de metal)

Aplica un haz de luz concentrada para cortar o grabar materiales delgados con gran definición, siendo muy útil en industrias de señalética y electrónica. Sin embargo, su uso está limitado a espesores menores y la inversión inicial en el equipo láser puede ser elevada.

Ejemplo: Grabado de códigos QR y textos en carcasas de dispositivos electrónicos.

Industrias:

• Electrónica de consumo (carcasas y placas)
• Publicidad (letreros y rótulos)
• Joyería (grabado de metales preciosos)