Hace años, una de las herramientas más utilizadas para fabricar piezas metálicas de precisión era el taladro. Pero solo era capaz de hacer agujeros lisos o roscados. Alguien descubrió que esta tecnología de eje vertical puede hacer más. Así nació la fresadora vertical CNC.

Ahora, estas avanzadas máquinas computarizadas están diseñadas para eliminar meticulosamente el material de los recortes de metal para hacer piezas de gran precisión.

En la industria moderna de la fabricación de metales, el fresado es un proceso muy popular que ofrece a los profesionales una herramienta para dar forma y cortar materiales de manera experta. Se utiliza para crear algunos de los productos más comunes y vitales que utilizamos a diario.

Para los operarios de los talleres de mecanizado que están considerando la posibilidad de utilizar fresadoras, una de las preguntas más básicas que tienen que responder se refiere a la configuración: ¿fresadora vertical u horizontal? La respuesta depende de la naturaleza del negocio (en particular, del tipo y el volumen de trabajo que se realiza en el taller), pero también del coste, las capacidades de la plantilla y las propias instalaciones. Todos estos factores contribuyen a tomar una decisión informada.

¿Qué es una fresadora vertical?

La fresadora vertical cuenta con un husillo orientado verticalmente que sostiene y hace girar la herramienta de corte contra la pieza de trabajo. Este componente se mueve a lo largo del eje Y (de arriba a abajo), a la vez que presiona contra la pieza para eliminar el material. Esta cualidad hace que sea el tipo de fresadora más utilizado en la industria.

Otras partes de la máquina se desplazan a lo largo del eje X o incluso del eje Z para posicionar la pieza correctamente. Las fresadoras verticales son ideales para proyectos trabajados en una sola cara. Esto incluye operaciones de seccionamiento u operaciones de acabado, como el fresado de extremos.

Estas pueden dividirse a su vez en dos tipos de fresadoras verticales: de bancada y de torreta. Cada una de ellas funciona de manera distinta y ofrece ventajas únicas.

Tipos de fresadora vertical CNC

A continuación explicamos los dos tipos de fresadoras verticales que hemos detallado previamente: la de torreta y la de banco fijo.

Fresadora vertical de banco fijo

Una fresadora vertical de banco fijo mueve el material perpendicularmente al eje. La bancada de la fresadora se mueve a lo largo de los ejes Y y Z y el husillo se mueve a lo largo del eje X, proporcionando un rango completo de movimiento de 3 ejes.

El movimiento del husillo, junto con el movimiento horizontal de la mesa, permite el fresado de una variedad de profundidades y formas. Esta máquina fresadora es excelente para proyectos que necesitan piezas grandes y pesadas, en comparación con las fresas de torreta que veremos a continuación.

Fresadora vertical de torreta

La fresadora de torreta es la elección de muchos pequeños talleres de mecanizado. Se caracterizan por tener un husillo fijo. Para conseguir diferentes cortes, el banco de la fresadora se mueve tanto en horizontal como en perpendicular.

Una fresadora vertical de torreta es muy versátil, dado que puede manipular la posición del material en ambas direcciones. Estos equipos se fabrican a menudo como fresadoras verticales CNC, lo que aumenta su uso y función en mayor medida. Al moverse sobre un banco, requieren una construcción más complicada, lo que hace que este tipo de fresadoras sean adecuadas para proyectos más pequeños.

Diferencias entre fresadoras horizontales y verticales

Aunque hay muchas similitudes entre los dos equipos de fresado, también existen muchas diferencias. A continuación veremos la diferencia entre estas en cuanto a sus características importantes.

• Orientación: una de las principales diferencias entre ambos es la forma en que las herramientas interactúan con la pieza. Una trabaja esta parte de forma horizontal, mientras que la otra lo hace de manera vertical.
• Geometría de la herramienta: las fresadoras horizontales cuentan con herramientas cortas y gruesas. Estas son capaces de eliminar grandes cantidades de material de la pieza en comparación con la fresadora vertical, que utiliza piezas largas y finas.
• Especificaciones de corte: el fresado horizontal realiza cortes profundos y pesados con mayor rapidez. Además de los cortes normales (refrentado, biselado, etc.), son ideales para las operaciones de ranurado y de colocación. Por su parte, las fresadoras verticales pueden realizar la mayoría de las tareas generales, pero los cortes de inmersión y el taladrado en la pieza son sus especialidades. Además, son   precisas.
• Coste: las fresadoras verticales cuestan menos en comparación con las horizontales. El coste de funcionamiento y mantenimiento también es menor. Aunque las fresadoras horizontales son más caras, lo compensan con una mayor eficiencia de tiempo y producción a largo plazo.

Otros factores que influyen en la elección entre ambas máquinas son:

• La precisión del corte, que es mejor en fresadoras verticales.
• La tasa de eliminación de material, que es mejor en fresadoras horizontales.
• Las fresadoras verticales son una mejor opción cuando el mecanizado debe realizarse en un solo plano. Cuando hay que mecanizar varias caras en distintos ángulos, utilizamos las fresadoras horizontales.
• El grado de personalización, que es mejor en los modelos horizontales. Esto se debe a que algunos complementos y cabezales de corte permiten que una fresadora horizontal funcione como una vertical.

Las fresadoras han avanzado rápidamente en las últimas dos décadas. Proporcionan facilidad en la creación de piezas de la máquina, además de aportar otros beneficios de producción.

MÁQUINA FRESADORA: DEFINICIÓN E HISTORIA

TIPOS DE FRESADORAS Y CÓMO SE CLASIFICA

1. Válvula de Compuerta

Las válvulas de compuerta son utilizadas para cortar o abrir el paso a un fluido, usualmente líquido. Su diseño bidireccional permite instalarlas en cualquier sentido. Estas válvulas sólo deben ser utilizadas para servicios de abrir o cerrar (ON-OFF) y deben de encontrarse siempre totalmente abiertas o totalmente cerradas. Ya que, al estar en una posición intermedia se genera una palanca en el vástago que puede llegar a deformarlo, dejando la válvula inoperativa; además, se genera mucha cavitación debido a la turbulencia producida por el espejo de la válvula ubicado a media carrera.

Las válvulas de compuerta se clasifican según el diseño de la cuña (espejo, compuerta), sus principales diseños son los siguientes:

Cuña Sólida, este diseño es el más antiguo, utilizado en aplicaciones donde no se requiere de un gran nivel de hermeticidad. Usualmente asiento metal-metal.

Cuña flexible, es la evolución de la cuña sólida, permite un mejor nivel de sello ya que la cuña ingresa en una cavidad del cuerpo de la válvula (asiento) flexionándose una hacia la otra y por efecto de la propiedad de elasticidad de los metales genera presión sobre el asiento, garantizando un mejor sello que la cuña sólida. Es utilizada en fluidos líquidos y viscosos, con bajo porcentaje de sólidos en suspensión.

Cuña resiliente, esta cuña es la más utilizada para la conducción de agua y agua residual ya que permite un nivel de hermeticidad de 99% o superior. Toda la cuña es recubierta con un elastómero que se amolda al cuerpo de la válvula (asiento) logrando el sello. Este elastómero debe de ser de EPDM para aplicaciones de agua limpia y NBR (Nitrilo) para agua residual.

2. Válvula de bola

Las válvulas de bola son las válvulas bidireccionales más utilizadas en las aplicaciones industriales de diámetros pequeños ya que permiten un alto nivel de hermeticidad y una fácil operación. Las válvulas llevan doble asiento en forma de anillo, uno a cada extremo de la bola dando un doble nivel de confiabilidad de sello. El material y diseño debe de ser seleccionado de acuerdo a cada aplicación.

Pueden ser de paso total o de paso reducido. Las válvulas de paso total son utilizadas totalmente abiertas o totalmente cerradas (ON-OFF) y no generan interrupciones en su posición abierta. Las válvulas de paso reducido, en cambio, si son utilizadas para modular el paso del fluido, sin embargo generan una caída de presión considerable; inclusive en su posición totalmente abierta.

Las válvulas de bola se clasifican en 2 grandes grupos:

Válvulas de bola flotante: Esta es la válvula de bola por excelencia, la encontramos desde las aplicaciones industriales más exigentes hasta en los grifos de nuestros hogares, pueden ser de distintos materiales, de uno, dos o tres cuerpos.

Válvulas de bola guiada (Trunnion): Estas válvulas son utilizadas en aplicaciones de combustibles gaseosos donde la hermeticidad es clave para evitar cualquier fuga. Los asientos de la válvulas son presionados hacia la bola a través de un resorte (asiento energizado). Su diseño y pruebas siguen estándares API.

3. Válvulas de mariposa

Lás válvulas de mariposa son las más versátiles del mercado, pueden funcionar como una válvula ON-OFF o de servicio modulante y al igual que las válvulas de bola son de diseño bidireccional; aunque en algunos casos suelen tener un sentido de flujo favorito. Estas válvulas se clasifican según la convergencia de los centros de sus principales partes (disco,cuerpo,vástago,asiento):

Mariposa concéntrica: Es la más utilizada y simple del mercado, se llama concéntrica porque el cuerpo, disco y vástago convergen el mismo eje. El sello entre el disco y el asiento se da de forma puntual en todo el perímetro del disco. Son confiables y económicas. El material del asiento suele ser de un elastómero (EPDM/NBR/VITON) pero también se encuentran con asientos de teflón y otros materiales. Las encontramos en el mercado en 2 diseños: Wafer, para instalar entre bridas con espárragos y LUG, para ser instalada con pernos ajustados en el cuerpo de la válvula, esta última puede ser utilizada como fin de línea.

Mariposa excéntrica: Se le da este nombre porque los centros de los elementos de la válvula no convergen en un mismo eje. Este diseño de mariposa mejora el nivel de hermeticidad de la concéntrica ya que el sello no se da de forma puntual, sino que existe un área de sello entre el asiento y el disco. Su diseño es variado dependiendo de la aplicación. Para aplicaciones de agua potable se suele utilizar una mariposa doble excéntrica bridada, mientras que para aplicaciones industriales se puede utilizar una válvula de doble (High Performance) o triple excentricidad, de tipo LUG.

4. Válvula de globo

Lás válvulas de globo son las reguladoras por excelencia. Su diseño unidireccional permite regular presión, caudal, velocidad, evitar golpes de ariete, etc. Existen distintos tipos de válvulas de globo y su selección se debe hacer conforme a los requerimientos de cada aplicación.

El principal factor para escoger una válvula de globo es el método de operación, estas pueden ser:

Manuales: Son reguladas de forma manual a través de un volante.

Automatizadas: Son reguladas por medio de un actuador, pueden ser eléctricos o neumáticos, en este último caso se utiliza un posicionador para regular la cantidad de aire al actuador.

Auto regulables (pilotadas): Abre o cierra dependiendo de las condiciones de la línea. Son utilizadas como válvulas reguladoras y/o sostenedores de presión, limitadoras de caudal, reductora de velocidad, etc.

5. Válvula de retención

Las válvulas de retención o también llamadas válvulas check se utilizan para evitar el retorno de un fluido, por este motivo su diseño es unidireccional. Son comúnmente utilizadas en estaciones de bombeo para evitar que, al apagar las bombas, el fluido que queda en la línea retorne.

Existen distintos diseños de válvulas check que deberán ser seleccionados según cada aplicación, los principales son:

Swing Check: Esta válvula cuenta con un disco tipo columpio (swing) que se abre con la presión de bombeo del fluido y se cierra con la contrapresión.

Duo Check: Las válvulas duo check cuentan con un disco partido (2 piezas) y con un resorte para que el cierre al momento de la contrapresión sea más rápido.

Piston Check: Las válvulas check tipo pistón son utilizadas para condiciones de bombeo de alta presión, usualmente cuando se utiliza una bomba de pistón. Cuentan con un resorte para su rápido accionamiento.

Una válvula se puede definir como un elemento mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación de líquidos o gases mediante piezas móviles que abren, cierran u obstruyen, de forma parcial o total, uno o más orificios. Las válvulas hay que entenderlas dentro del contexto de una instalación de tuberías, bombas de impulsión, etc. Por sí solas no servirán de nada. Constituyen un elemento más dentro de una instalación que nos servirán para cerrar, abrir, desviar, retener, y regular el fluido, de forma manual o automática. El agua, es un fluido, también es un fluido el aire o el gas.

Tipos de válvulas más comunes en el mercado de la fontanería
Para intentar explicar para que sirven las válvulas, las dividiremos inicialmente en solo 4 conceptos:

De interrupción, de corte o de abrir y cerrar.
De retención o antirretorno. Dejan pasar el fluido en un solo sentido.
De regulación, su misión es regular el caudal, la presión o la temperatura de un fluido.
De accionamiento automático, que serán cualesquiera de las válvulas anteriores con un actuador.
Interrupción o cortee; Esfera o Bola, Compuerta, Asiento o Mariposa.
Retención; De clapeta, de pie o de disco.
Regulación; Manuales o automáticas.
Válvulas automáticas; Eléctrica, neumática o hidráulica.
Lo primero que debemos saber de una válvula
Lo primero que debemos conocer es la medida de paso interior (diámetro) que deberá tener. A esto le llamamos DN (Diámetro Nominal), que se expresa en milímetros y deberá ser igual al de la tubería donde vayan instaladas las válvulas. Encontramos dos tipos de pasos de válvula:

Paso Total; el paso interior es igual al de la tubería.
Paso Reducido; el paso interior es un diámetro menor que el de la tubería. Cuando el paso se reduce más de un 5% respecto el DN, se considera que es una válvula de paso reducido. El paso reducido es una manera de abaratar el coste de fabricación de una válvula.
En válvulas roscadas, la medida se expresa siempre en pulgadas (“). Para pasar una medida de pulgadas a milímetros, se puede usar el truco de multiplicar las pulgadas por 25, por ejemplo: 1” x 25 = 25 mm.

Presión
En los catálogos se menciona un concepto que indica, por ejemplo: “Limites de trabajo: presión PN – 16. Al hablar de presiones, nos encontramos con que las válvulas están diseñada para diferentes presiones. La presión de diseño se identifica con las siglas PN (Presión Nominal). La presión nominal (PN) vienen expresada en bar o Kg/cm2.
PN es una nomenclatura propia de las válvulas DIN. A continuación se muestran las presiones más utilizadas: PN10, PN16, PN25, PN40

Pero ¡cuidado! Esto no significa que la válvula pueda trabajar siempre a esta presión. Significa que es la máxima presión que puede soportar sin sufrir daños, durante un tiempo limitado. La “presión normal de trabajo continuo” acostumbra a ser entre un 50% y un 60% de la “presión nominal”. Esto es así por motivos de seguridad, ya que no es recomendable trabajar siempre al máximo.

1. Definición del oficio
Realiza los procesos de mecanizado por arranque de viruta, controlando los productos obtenidos y responsabilizándose del mantenimiento de primer nivel de las máquinas y equipos, con criterios de calidad, seguridad y respeto al medio ambiente.

2. Competencias profesionales
Determinar procesos de mecanizado partiendo de la información técnica incluida en los planos, normas de fabricación y catálogos
Preparar máquinas y sistemas, de acuerdo con las características del producto y aplicando los procedimientos establecidos
Programar máquinas herramientas de control numérico (CNC), robots y manipuladores siguiendo las fases del proceso de mecanizado establecido
Operar máquinas herramientas de arranque de viruta, de conformado y especiales para obtener elementos mecánicos, de acuerdo con las especificaciones definidas en planos de fabricación
Verificar productos mecanizados, operando los instrumentos de medida y utilizando procedimientos definidos
Realizar el mantenimiento de primer nivel en máquinas y equipos de mecanizado, de acuerdo con la ficha de mantenimiento
Resolver las incidencias relativas a su actividad, identificando las causas que las provocan y tomando decisiones de forma responsable
Aplicar procedimientos de calidad, prevención de riesgos laborales y medioambientales, de acuerdo con lo establecido en los procesos de mecanizado
Adaptarse a diferentes puestos de trabajo y nuevas situaciones laborales originados por cambios tecnológicos y organizativos en los procesos productivos

3. Salidas laborales
Industrias transformadoras de metales relacionadas con los subsectores de:

Construcción de maquinaria y equipo mecánico
De material y equipo eléctrico, electrónico y óptico
De material de transporte encuadrado en el sector industrial

4. Ocupaciones
Programadores de máquinas con control numérico, en general (CNO 3139.1085)
Operadores de mantenimiento de máquinas herramientas para trabajar metales, en general (CNO 7323.1035)
Preparadores-Ajustadores de máquinas herramientas para trabajar metales, en general (CNO 7323.1231)
Operadores de máquinas fresadora con control numérico (metales) (CNO 7323.1091)
Operadores de máquina cepilladora-limadora (metales). (CNO 7323.1044)
Operadores de máquina rectificadora (metales) (CNO 7323.1138)
Operadores de máquina taladradora (metales) (CNO 7323.1147)
Operadores de torno con control numérico (metales) (CNO 7323.1192)
Operadores torneros-fresadores (fabricación) (CNO 7323.1213)
Preparadores-Ajustadores de máquinas herramientas con C.N.C. para trabajar metales. (CNO 7323.1222)
Operadores de máquina fresadora (metales) (CNO 7323.1080)
Programador de máquina herramienta de CNC en planta
Operadores de máquina mandrinadora (metales) (CNO 7323.1101)
Tornero
Mandrinador
Operadores de máquinas herramientas

5. Tendencias de futuro
El perfil profesional de este título, dentro del sector productivo, evoluciona hacia un incremento en la toma de decisiones propias de los procesos automatizados, realización de funciones de planificación, mantenimiento, calidad y prevención de riesgos laborales en la pequeña empresa. Asimismo, los procesos de producción, cada día más interrelacionados y orientados a obtener productos acabados, van a requerir más intervención de este profesional en procesos de montaje y logística.

Las estructuras organizativas tienden a configurarse sobre la base de decisiones descentralizadas, relaciones funcionales del trabajo en equipo, rotación de puestos de trabajo y canales de participación.

La evolución tecnológica se está consolidando hacia la automatización de los procesos concretados en «mecanizado de alta velocidad» y «mecanizado de alto rendimiento», complementados con procesos de mecanizado por electroerosión para conseguir una mayor rentabilidad en los mismos.

Las series de piezas mecanizadas serán cada vez más reducidas y variadas, provocando que los sistemas de mecanizado automático sean más flexibles, y los medios para prepararlos y programarlos requerirán competencias asociadas con la programación de control numérico (CNC), mecanizado asistido por ordenador (CAM), control lógico programable (PLC), robots, y el manejo de componentes neumáticos, hidráulicos, eléctricos, electrónicos y software específico.