¿Qué es el mecanizado suizo? Tipo, aplicación y ventajas

¿Qué es el mecanizado suizo?

El mecanizado suizo, también conocido como máquinas suizas o tornos automáticos suizos, es único porque permite realizar operaciones de mecanizado simultáneamente. Esto hace posible que más de una herramienta trabaje simultáneamente en un trabajo, aumentando así la productividad sin necesidad de complejas configuraciones. Esta eficacia es característica de los tornos suizos y supera a la de los tornos convencionales en los que el material no se mueve.

El torno suizo se distingue por el uso de un mecanismo de avance del eje Z que mueve la barra a través de un mandril automatizado. Por el contrario, los centros de torneado CNC tienen platos que simplemente giran, lo que limita los movimientos de producción. Aumentan la precisión del mecanizado, al tiempo que hacen posibles las difíciles operaciones multizona.

Desde sus orígenes en Suiza a finales del siglo XIX para fabricar relojes precisos, el mecanizado ha llegado muy lejos. La técnica se desarrolló inicialmente para responder a las exigentes demandas de la fabricación de componentes de relojería, centrándose en la precisión y la rentabilidad; sin embargo, se ha ido adaptando y perfeccionando con el tiempo para satisfacer las distintas aplicaciones de las diferentes industrias de alta precisión.

Las modernas máquinas CNC suizas se encuentran en la cúspide de esta progresión al combinar la precisión tradicional con sistemas de control digital. Al elegir el mecanizado CNC suizo, los operarios se benefician de una mayor capacidad de complejidad y de una precisión sin rival a la hora de producir estas piezas, lo que demuestra hasta qué punto la integración de estas dos tecnologías ha afectado al mecanizado suizo.

¿Cómo funcionan las máquinas suizas?

Una máquina suiza aplicaría un alimentador de barras que alimenta el material sistemáticamente y garantiza el buen funcionamiento de las operaciones. De este modo, se reduce al mínimo la intervención humana y, al mismo tiempo, se aumenta la eficacia de la producción, con lo que todo resulta más sistemático y racionalizado.

El cabezal de esta máquina es clave porque fija y gira la pieza de trabajo. Impulsado por el accionamiento del husillo principal, puede controlar el movimiento de rotación con precisión, lo que es crucial para obtener excelentes resultados de mecanizado. Los portaherramientas situados alrededor de la pieza añaden movimiento multidireccional para mejorar la capacidad de corte complejo de esta máquina.

Las máquinas de torno suizas son muy precisas. Esto se debe principalmente a un casquillo guía que mantiene la pieza de trabajo sólidamente cerca de las herramientas de corte. Al reducir la desviación y las vibraciones, es posible realizar procesos de torneado, fresado o taladrado de precisión.

Por último, la mayoría de las máquinas suizas modernas están controladas por CNC, lo que mejora la programación detallada del movimiento y la velocidad como nunca antes. Estas máquinas son muy precisas a la hora de realizar el despiece, por lo que cada pieza mecanizada será perfecta según sus especificaciones.

Aplicaciones industriales específicas del mecanizado suizo

Industria médica

Por ejemplo, el mecanizado suizo en la industria médica es muy importante por su capacidad de producir piezas pequeñas y de gran precisión, necesarias para diversos instrumentos médicos. Los materiales con los que se mecanizan los tornillos óseos de titanio tienen una baja conductividad térmica, por lo que presentan una elevada relación de aspecto. Se fabrican con máquinas suizas, que pueden superar estos obstáculos y producir tornillos con tolerancias muy ajustadas para garantizar el bienestar y la comodidad de los pacientes. También se utiliza en la fabricación de herramientas quirúrgicas, implantes ortopédicos, insertos dentales y catéteres.

Industria aeroespacial

La necesidad de precisión y fiabilidad de las piezas exige el mecanizado suizo en la industria aeroespacial. Algunos ejemplos de componentes fabricados con máquinas suizas son las fijaciones para aviones, los accesorios hidráulicos y las carcasas de sensores. La aplicación de esta tecnología garantiza el estricto cumplimiento de las normas de fabricación gracias a su capacidad para hacerlo con materiales ligeros y con límites de tolerancia rígidos. Además, este método puede emplearse en la fabricación de sistemas complejos como los que se encuentran en los motores de las naves espaciales, los controles de las cabinas, etc.

Industria electrónica

La demanda de componentes electrónicos más pequeños pero de gran precisión sigue aumentando en el sector de la electrónica. Diversos componentes electrónicos, como conectores, clavijas, zócalos y sondas de contacto, entre otros, se fabrican mediante la tecnología de mecanizado suizo. Garantiza que estos elementos cumplan las normas de precisión y calidad exigidas para la electrónica de consumo o los dispositivos semiconductores incluso antes de entrar en las líneas de producción. La precisión es vital para mantener la funcionalidad y durabilidad de los productos electrónicos.

Industria del automóvil

En la industria automovilística se recurre mucho al mecanizado suizo, sobre todo cuando se requiere precisión y durabilidad. Piezas como bujes, ejes, componentes de inyección de combustible o unidades del sistema de frenos se fabrican con máquinas suizas. Los fabricantes de automóviles confían en sofisticados procesos multietapa, como el mecanizado suizo, para fabricar piezas de vehículos de calidad superior capaces de mejorar el rendimiento general y las normas de seguridad.

Industria de defensa

No cabe duda de que las geometrías complejas y las tolerancias muy bajas necesitan algún tipo de mecanizado suizo en la industria de defensa. Las piezas de helicópteros, misiles, barcos y tanques deben tener niveles muy altos de precisión y consistencia, que la máquina suiza puede ofrecer. Garantiza que los percutores, pernos y gatillos se fabriquen de acuerdo con las especificaciones, lo que mejora el rendimiento y la seguridad del material militar.

Instrumentos musicales

El mecanizado suizo es extremadamente útil para crear componentes delicados y precisos utilizados en instrumentos musicales. Por ejemplo, las pequeñas y complejas piezas de los instrumentos de viento de madera o de metal, o los afinadores de guitarra y los tensores de batería se fabrican con máquinas suizas. Esto garantiza la uniformidad en la construcción y la calidad del sonido cada vez que se utiliza cualquiera de estas herramientas, gracias a las técnicas de mecanizado suizas.

Consideraciones importantes al utilizar el mecanizado CNC suizo

¿Tiene problemas con los precios elevados y los tiempos de mecanizado prolongados? Los dibujos inadecuados y las esquinas afiladas representan los errores más comunes que pueden obstaculizar el mecanizado CNC suizo. Siga estos principios clave para mejorar la eficacia y la calidad de los productos.

Planos técnicos detallados

Los planos técnicos deben incluir todas las dimensiones, tolerancias, materiales y acabados necesarios para indicar a los operarios cómo fabricar piezas perfectas. Por tanto, unas especificaciones claras ayudan a fabricar los componentes necesarios en primera instancia.

Uso del tamaño de orificio estándar

El uso de tamaños de orificio universalmente normalizados es más fácil y barato de mecanizar que otros tamaños. El uso de un diámetro de 5 mm, ampliamente utilizado, no requiere herramientas adicionales, lo que aumenta la eficiencia y reduce los costes.

Diseñar con esquinas redondeadas

El uso de un filete de 3 mm como mínimo en los radios interiores de las piezas puede mejorar la operación de mecanizado al minimizar el desgaste de la herramienta y eliminar problemas como las vibraciones, aumentando así la vida útil de las herramientas de mecanizado.

Especificación de tolerancia óptima

Se recomienda utilizar tolerancias estrictas sólo cuando sean necesarias, para controlar los gastos de fabricación. Aunque es necesario en aplicaciones como la aeroespacial, unas tolerancias más estrictas en aplicaciones que no requieren unos niveles de precisión tan rigurosos solo aumentan los costes de producción.

Estrategia de grosor de pared

Se excluyen las paredes excesivamente finas, es decir, las que tienen menos de 0. En los metales es de unos 5 mm y es vital para evitar situaciones como el castañeteo y la deformación durante el proceso de mecanizado. En los plásticos, el grosor de la pared debe ser correcto para permitir que la estructura soporte la presión ejercida sobre ella durante la producción y, al mismo tiempo, que se cree una superficie lisa en el plástico.

Consideraciones sobre la geometría de la herramienta

Las restricciones derivadas de la geometría de las herramientas de mecanizado utilizadas deben tenerse en cuenta en el diseño, especialmente cuando se han incorporado al diseño formas finas e intrincadas, como rebajes y perfiles profundos, que deben poder realizarse sin tener que recurrir a un gran número de acabados manuales.

Configuración eficiente de la máquina

También muestra cómo pueden planificarse las orientaciones y trayectorias de las herramientas para mejorar la productividad del mecanizado reduciendo el tiempo de preparación hasta en un 20%, con lo que se reducen los costes de mano de obra y aumenta el rendimiento de la producción.

Selección inteligente de materiales

La selección de materiales para el mecanizado es muy crucial dependiendo de la función de la pieza y del entorno en el que se vaya a utilizar. Por ejemplo, la elección de utilizar titanio por su resistencia y baja densidad es vital cuando se trata de la aplicación aeroespacial para mejorar el rendimiento.

Diseño para mejorar la funcionalidad

Es posible diseñar piezas de forma que sean funcionales y fáciles de mecanizar, es decir, que se pueda eliminar la necesidad de herramientas especiales para ayudar a reducir el tiempo que se tarda en los procesos de fabricación.

Consideración del tiempo de mecanizado

Se puede reducir en gran medida el tiempo de mecanizado de las piezas si se simplifican sus geometrías. Reducir la complejidad del diseño permite reducir el tiempo de ciclo hasta en un 30% y, en consecuencia, el coste de producción.

Ventajas de las máquinas suizas

¿Tiene problemas de ineficacia e incoherencias en el proceso de corte? No puede avanzar por culpa de acabados deficientes, plazos de entrega más largos y muchas configuraciones. Convierta su línea de producción en líder de este sector disponiendo de máquinas suizas con precisión, velocidades más rápidas y manipulación versátil del material.

• Pocos ajustes y operaciones: Las máquinas herramienta suizas están diseñadas para manipular piezas complejas con funciones de fresado y torneado en un solo ajuste. Como resultado, no hay necesidad de múltiples ajustes de la máquina, por lo que se ahorra tiempo y se minimizan los errores.
• Mejor calidad de los acabados superficiales: La precisión de las máquinas suizas permite obtener acabados extremadamente suaves en las superficies. Esto es especialmente importante cuando se requieren detalles finos o estéticos en el diseño de las piezas.
• FMáxima velocidad de mecanizado y plazos de entrega más cortos: Gracias a su funcionamiento a alta velocidad, las máquinas suizas pueden realizar varias tareas a la vez. De este modo, reducen el tiempo de producción, lo que se traduce en un periodo de espera más corto y, por tanto, el cumplimiento de plazos ajustados resulta más fácil que nunca.
• Menos vibraciones y deformaciones: La pieza de trabajo se apoya junto a la herramienta de corte durante las operaciones de mecanizado, lo que hace que las vibraciones y deformaciones sean menos frecuentes en las máquinas suizas. Estos atributos son importantes cuando se mecanizan componentes largos y delgados que tienden a vibrar.
• Tolerancias estrechas: Las máquinas suizas pueden producir tolerancias muy estrechas garantizando el cumplimiento de especificaciones precisas para cada componente. Este alto nivel de precisión es especialmente importante en sectores como el aeroespacial y el médico, donde incluso las desviaciones más pequeñas pueden ser inaceptables.
• Diferentes tipos de materiales: Las máquinas suizas tienen la capacidad de manipular una amplia gama de materiales como metales, plásticos, compuestos, etc. Por lo tanto, son adecuadas para numerosas aplicaciones en diversas industrias debido a esta flexibilidad.
• Alta Precisión y Repetibilidad: Se valora porque hace posible resultados repetibles mediante los cuales se producen cortes claros sin que se produzcan muchos defectos. Algo que se consigue cuando mantener la calidad sobre grandes cantidades de productos en las líneas de producción sólo puede lograrse mediante este tipo de procesos.
• Eficiencia con múltiples ejes y automatización: Poseen múltiples ejes, por lo que las máquinas suizas pueden realizar muchos procesos a la vez. Además, los altos niveles de automatización permiten una mínima intervención manual en el proceso de producción, lo que lo hace más eficiente y productivo.

Limitaciones del mecanizado suizo

• El diámetro de la barra que se utiliza en las máquinas suizas suele estar limitado entre 2 mm y 38 mm, lo que hace necesario un diámetro uniforme.
• Utillaje costoso: El utillaje de las máquinas suizas es de naturaleza especializada, por lo que es caro y tiene restricciones de tamaño y limitaciones geométricas.
• Menor disipación del calor: Durante las operaciones prolongadas, el aceite utilizado como lubricante disipa el calor con menos eficacia que el agua, lo que genera problemas.
• Mayor tiempo de preparación: Los tiempos de configuración son más largos debido a las múltiples herramientas y a los requisitos de programación de las máquinas suizas.
• Limitaciones de tamaño: El diámetro y la longitud de las piezas más grandes no caben en las máquinas suizas
• Costes CAPEX elevados: Por lo general, las máquinas suizas son más caras que los equipos de mecanizado básicos.
• Funcionamiento dependiente de la destreza: Para manejar y programar máquinas suizas se requieren mayores niveles de destreza.

Comparación entre el mecanizado suizo y el mecanizado CNC

Precisión y productividad

Mecanizado suizo

Esta técnica de mecanizado se considera muy compleja y eficaz porque puede realizar varias tareas a la vez gracias a su cabezal deslizante con casquillo guía, lo que se traduce en una gran precisión y productividad.

Mecanizado tradicional

Produce piezas que no son tan precisas como las de las otras técnicas, ya que los operarios deben realizar las operaciones en secuencia, lo que se traduce en tiempos de ciclo más largos.

Calidad de los productos

Mecanizado suizo

Esta técnica presenta mínimas marcas de herramientas o rebabas en los bordes y utiliza refrigerantes a base de aceite para reducir la fricción y la acumulación de calor, eliminando así procesos de acabado secundarios innecesarios.

Mecanizado tradicional

La precisión de este tipo suele depender del trabajo de postproducción, lo que significa que las piezas deben someterse a más procedimientos antes de que puedan considerarse productos acabados.

Comparación de costes

Mecanizado suizo

Sin embargo, aunque el coste por unidad puede ser superior al del mecanizado tradicional para pequeñas cantidades, el torneado suizo es caro al principio, pero resulta muy económico para grandes volúmenes debido a la reducción del tiempo de ciclo gracias a las configuraciones simultáneas multioperación.

Mecanizado tradicional

Por ejemplo, mientras que el mecanizado tradicional puede parecer barato para tiradas cortas debido a los bajos costes de preparación, es relativamente antieconómico para grandes cantidades, ya que implica largos tiempos de ciclo.

Aplicaciones de los métodos de mecanizado

Mecanizado suizo

Estas industrias requieren métodos de fabricación capaces de producir microdispositivos como los microláseres, por lo que la tecnología de mecanizado suizo resulta ideal.

Mecanizado tradicional

Por ejemplo, los fabricantes de automóviles fabrican distintas piezas de carrocería, como bloques de motor, y los constructores de viviendas construyen paredes o tejados con planchas de acero o madera, respectivamente.

Diferencias operativas

Mecanizado suizo

Además, el uso de un soporte de casquillo deslizante que permite el uso de varias cuchillas dentro de la máquina y la alimentación automática de barras contribuyen a reducir la desviación durante la producción, lo que permite fabricar componentes complejos de gran precisión con la mínima desviación posible mediante el proceso de torneado suizo.

Mecanizado CNC tradicional

Por otra parte, sus herramientas de corte son estacionarias mientras que es la pieza de trabajo la que es movida por la propia máquina, lo que conlleva un aumento del tiempo de ciclo de las piezas que puede provocar desviaciones, pero que podría reducirse mediante una programación cuidadosa y la alimentación manual de los materiales.

Diferencias específicas destacadas

Aspecto	Mecanizado suizo	Mecanizado CNC tradicional
Movimiento del cabezal	Cabezal móvil para un mejor control.	El cabezal fijo limita la precisión.
Proceso de mecanizado	El mecanizado segmentado mejora la precisión.	Las operaciones secuenciales aumentan la duración de los ciclos.
Tipo de refrigerante	Utiliza aceite para mejorar la lubricidad.	Utiliza refrigerantes a base de agua.
Tratamiento posterior	Mínimo acabado secundario necesario.	A menudo requiere un acabado adicional.
Coste	Económico para grandes series de producción.	Menos económico para grandes tiradas.