Statista (datos de 2022) estima que las máquinas CNC representan más de 70% de los procesos de mecanizado de precisión en las naciones industrializadas, quedando el mecanizado manual relegado a aplicaciones nicho. Esto no es en absoluto inesperado debido a la precisión, la forma de control y la calidad de la producción.
Aun así, algunos pedidos de muestra requerían mecanizado manual. Así que este texto partirá de uno de nuestros casos reales, para pasar después a la introducción tanto del mecanizado CNC como del mecanizado manual. Por supuesto, después de conocerlos, enumeraremos las características, los pros y los contras para la comparación definitiva entre el mecanizado CNC y el mecanizado manual. Por último, mencionamos la combinación de los métodos CNC y manual. Y luego mostramos breves respuestas a las preguntas más frecuentes en línea al final de este blog. Ahora vamos a sumergirnos en ello.
Un caso especial de nuestras órdenes
El mes pasado, Johnson nos hizo un pedido de rotores giroscópicos de alta precisión, que se utilizarán en su proyecto de investigación de sistemas de navegación. Y exigimos que sus rugosidad superficial Ra debe ser inferior a 0,008μm. Después de mecanizado CNC en la fábrica, nos enteramos de que el Ra no puede alcanzar el estándar, aunque el operador es realmente cuidadoso. Así que finalmente, tuvimos que adoptar el pulido manual para eliminar la capa de tensión residual del mecanizado CNC a través de un enfoque de eliminación de material capa por capa. Esta vez, el informe mostró buenos datos en todos los parámetros, incluido el Ra. Y Johnson está satisfecho con los elementos. ¿Lo ve? Hasta cierto punto, las máquinas manuales no son inútiles.
Aquí, algunas personas pueden estar confundidas: ¿cuánto cuenta realmente el mecanizado CNC frente al mecanizado manual? Genial, creo que esta pregunta es buena. Y, tenemos que saber lo que son antes de la comparación.
¿Qué es el mecanizado CNC?
A principios de los años 50, una innovadora colaboración entre el grupo de investigación de Parsons y el Laboratorio de Servomecanismos del MIT condujo a la creación del primer prototipo de máquina herramienta de control numérico (CN) del mundo. Este sistema pionero empleaba señales digitales para dictar las trayectorias de movimiento precisas de las herramientas de corte. Sin duda, esto supuso un salto significativo hacia procesos de fabricación totalmente automatizados. Durante la década siguiente, gracias a los incesantes avances tecnológicos y a las mejoras iterativas, esta primera tecnología de control numérico maduró hasta convertirse en los sofisticados sistemas de mecanizado de control numérico por ordenador (CNC) que vemos hoy en día.
El mecanizado por control numérico computerizado (CNC), abreviado como mecanizado CNC, es un método de fabricación avanzado. Como indica su nombre completo, las operaciones CNC dependen totalmente de programas informáticos en forma de códigos G. Esto contribuye a su capacidad para manejar geometrías complejas y diseños complejos. Esto contribuye a su capacidad para manejar geometrías complejas y diseños complejos. No importa Fresado CNC, Torneado CNC o perforación, funciona de forma precisa, estable y rentable, especialmente cuando las cantidades de producto son grandes.
Algunas personas también pueden oír hablar de CNC 3+2. Se refiere al multieje CNC. En común, su multi-eje puede ser el eje A y C trabajando juntos. O bien, la máquina sólo puede tener ejes A o C. Incluso, puede no haber ningún eje A o C, sólo una etapa básica X-Y-Z. Por ejemplo, nos referimos a las máquinas CNC que "combinan tres ejes lineales (X, Y, Z) con dos ejes rotacionales (por ejemplo, A, C)" como máquinas CNC 3+2 o máquinas CNC de 5 ejes. Y, las que "integran tres ejes lineales (X, Y, Z) con un solo eje de rotación (por ejemplo, A o C)" se denominan máquinas CNC de 4 ejes.
Por el contrario, las máquinas CNC de tres ejes cuentan exclusivamente con ejes lineales X, Y y Z. Representan la configuración más básica y utilizada debido a su sencillo diseño estructural y a su coste relativamente inferior. Por tanto, sólo son capaces de realizar tareas básicas de mecanizado de componentes, como operaciones comunes de superficies planas y mecanizado de series de orificios.
Tipos de mecanizado CNC
Fresado CNC
El fresado CNC es una técnica de fabricación sustractiva que fusiona los principios del fresado tradicional con la automatización de vanguardia del control numérico por ordenador (CNC). Este proceso utiliza una herramienta de corte giratoria de alta velocidad para tallar con precisión el material de una pieza de trabajo sólida, ya sea de metal, plástico, madera o material compuesto, para producir componentes intrincados y productos acabados.
Tornos CNC
A diferencia del fresado CNC utilizado para mecanizar ranuras y engranajes, los tornos CNC están diseñados principalmente para fabricar piezas giratorias como ejes, manguitos, discos y roscas. Su principio de funcionamiento consiste en girar la pieza de trabajo mientras la herramienta de corte se mantiene fija o se mueve linealmente para realizar operaciones como torneado, mandrinado, refrentado y roscado. Así que podemos imaginar fácilmente la razón por la que es bueno en piezas rotativas.
Además, los tornos CNC suelen costar menos que las fresadoras CNC. Gracias a su capacidad de mecanizado multieje y a su complejo control de movimiento, consiguen una eficiencia de producción relativamente mayor. Combinados con su alta precisión de mecanizado, los tornos CNC son perfectos para la fabricación de alta precisión de componentes cilíndricos y cónicos tradicionales.
EDM
Sin embargo, no todos los componentes son tan regulares como los discos y las roscas. ¿Cómo se fabrican con tanta perfección componentes complejos y ultraduros como las toberas aeroespaciales o los álabes de turbina? Conozca Mecanizado por descarga eléctrica (EDM) funciona. Es un fascinante proceso de mecanizado sin contacto que da forma meticulosamente a los materiales mediante chispas eléctricas cuidadosamente controladas. Acero templado, carburo de tungsteno o aleaciones exóticas: la electroerosión esculpe sin miedo delicados orificios de refrigeración en álabes de motores a reacción, crea cavidades laberínticas para moldes de inyección o perfora toberas de combustible de formas extrañas para naves espaciales. Por tanto, es perfecta para geometrías complejas, paredes finas y piezas ultraprecisas (±0,005 mm) sin tensión mecánica.
Comparación entre fresado CNC, torneado y electroerosión
El fresado CNC, los tornos y la electroerosión son mecanizados CNC que se basan en la informática. Y hacemos una tabla concluyente para su clarificación.
| Fresado CNC | Torno CNC | EDM | |
| Eficacia de la producción | Alta | Alta | Bajo a moderado |
| Precisión | ±0,005 mm | ±0,005 mm | ±0,002 mm |
| Coste de la máquina | Media a alta | Medio | Alta |
| Tasa de chatarra | Moderado | Bajo (giro constante) | Bajo |
| Compatibilidad de materiales | Metales, plásticos y materiales compuestos | Metales, plásticos | Materiales conductores |
| Piezas más adecuadas | Contornos 3D, bolsillos, ranuras | Piezas giratorias/simétricas | Detalles intrincados, materiales endurecidos |
¿Qué es el mecanizado manual?
Muy diferente de Mecanizado CNCEl mecanizado manual es un proceso artesanal que consiste en dar a las materias primas, como los metales, las dimensiones y formas deseadas mediante herramientas manuales como tornos, taladros y fresadoras portátiles. Suele ser una prolongación de la artesanía, que combina la creatividad humana con equipos especializados. Por ejemplo, la fabricación de componentes a medida para motores de aviación con tolerancias intrincadas es un ejemplo del valor insustituible del mecanizado manual.
Estudio de caso entre mecanizado CNC Vs. Mecanizado manual
En la siguiente parte, rastreamos los procesos de mecanizado CNC y mecanizado manual de dos ejes de engranaje similares para una máquina agrícola. Y repasamos las diferencias y las ventajas e inconvenientes de ambos desde múltiples perspectivas.
Mecanizado manual de ejes de engranajes agrícolas
Revisión del proceso
Los operarios seleccionan acero de carbono medio (acero 1045) como materia prima y lo cortan a la longitud adecuada con una sierra de arco mecánica y una sierra de cinta horizontal. Mientras tanto, calculaba los parámetros clave con una regla de cálculo. Según mi registro, debía utilizar la fórmula para obtener el diámetro de paso (D) y, a continuación, alinear el valor del módulo en la escala C de la regla de cálculo con el número de dientes en la escala D. Además, debía calcular la velocidad de corte (V) y ajustar \( D \) en la escala exterior de la regla de cálculo con RPM en la escala interior. Sólo después de terminar el cálculo puede poner en marcha el torno.
Entonces debería montar la pieza en un mandril de 3 mordazas y realizar un torneado de desbaste para eliminar el material sobrante. Parece difícil. También debería utilizar herramientas de metal duro para el torneado de acabado y conseguir una tolerancia de 0,05 mm.
En el tallado de engranajes aún se utilizan herramientas manuales, una fresadora. La instalación, el cálculo del índice y el ajuste de la placa de índice se realizan con sus manos.
Por último, endureció los dientes del engranaje por inducción hasta alcanzar 50-55 HRC.
Nuestra tabla de revisión
| Edición | Puntuación/Valor |
| Rugosidad superficial | 8/10 |
| Velocidad de producción（Fotos/Hora） | 2 |
| Experiencia del operador (años) | 12 |
| Nivel de competencia del operador | 9/10 |
Prueba de resultado final
| Para. | Estándar | Resultado de la prueba | Aprobado/Suspenso |
| Rugosidad superficial (Ra) | ≤1,6 μm | 1,8 μm | Falla |
| Prueba de dureza Rockwell (HRC) | 50-55 | 52 | Pase |
| Tolerancia del diámetro exterior | ±0,05 mm | +0,03 mm | Pase |
| Error de cabeceo acumulado | ≤0,02 mm | 0,015 mm | Pase |
| Error de coaxialidad | ≤0,01 mm | 0,008 mm | Pase |
Mecanizado CNC de ejes de engranajes agrícolas
Revisión del proceso
El proceso de mecanizado CNC sería más automático. En primer lugar, el operario utilizó SolidWorks y AutoCAD para diseñar el eje del engranaje, definiendo los parámetros, incluido el módulo (m), el número de dientes (z), el ángulo de presión (α) y el ángulo de hélice (β). Al mismo tiempo, calculó la geometría, incluidos el diámetro de paso, el diámetro de raíz y la profundidad de corte. A continuación, utiliza una calculadora de parámetros de engranajes o fórmulas para verificar las dimensiones.
El siguiente paso es el proceso clave, la programación CAM y la simulación de la trayectoria de la herramienta. Esto significa que los operarios generan el código G mediante el software CAM e introducen los parámetros. A continuación, se inicia el mecanizado CNC.
Desde la sujeción del trabajo hasta el torneado en bruto, pasando por el fresado de engranajes, el rectificado y la inspección de calidad, parece más rápido que el mecanizado manual.
Nuestra tabla de revisión
| Edición | Puntuación/Valor |
| Rugosidad superficial | 8/10 |
| Velocidad de producción（Fotos/Hora） | 5 |
| Experiencia del operador (años) | 5 |
| Nivel de competencia del operador | 9/10 |
Prueba de resultado final
| Para. | Estándar | Resultado de la prueba | Aprobado/Suspenso |
| Rugosidad superficial (Ra) | ≤1,6 μm | 0,8 μm | Pase |
| Prueba de dureza Rockwell (HRC) | 58-62 | 60 | Pase |
| Precisión del perfil del diente | ±0,02 mm | +0,015 mm | Pase |
| Desviación radial de la punta del diente | ≤0,03 mm | 0,002 mm | Pase |
| Módulo Uniformidad | m=3±0.01 | m=3.005 | Pase |
Comparación entre el mecanizado CNC y el mecanizado manual
También hemos resumido la comparación de características tras revisar los dos casos anteriores.
Precisión, repetibilidad y garantía de calidad
Como esperábamos, el mecanizado CNC es de alta precisión y repetibilidad. No es de extrañar que el producto final del CNC sea mejor en Ra que el del mecanizado manual. Si pensamos en profundidad, es que la naturaleza de las operaciones CNC garantiza una desviación mínima de las especificaciones de diseño, con movimientos controlados por ordenador que eliminan el error humano.
Escala de producción y rentabilidad
Según la tabla de revisión, una sola persona puede producir 5 piezas por hora. Sólo porque necesita una intervención humana mínima durante el proceso, según nuestra observación. Por el contrario, el mecanizado manual está optimizado para volúmenes de producción bajos o medios. Según mis datos, una persona-mano de obra sólo puede producir 2 piezas por hora. Así pues, las máquinas CNC se adaptan a la producción en masa con bajo coste de mano de obra y menos tiempo, mientras que el modo manual es adecuado para la fabricación de una o dos muestras.
Competencias y requisitos operativos
Los operarios de CNC saben más de informática y fabricación automatizada, mientras que los operarios manuales son expertos en técnicas manuales.
El operario de CNC de nuestra reseña es bueno en la integración de la programación, la resolución de problemas técnicos y el manejo de la máquina. Tiene cinco años de experiencia en este trabajo.
Y, el operario de mecanizado manual es sofisticado en herramientas de corte, propiedades de los materiales y técnicas prácticas. Además, puede interpretar planos técnicos, seleccionar las herramientas adecuadas y controlar manualmente los parámetros de corte, un proceso que se basa en el juicio intuitivo perfeccionado a lo largo de 12 años de experiencia.
Mitigación del riesgo de calidad y adaptabilidad
La repetibilidad inherente al CNC reduce los riesgos de calidad en aplicaciones de alta consistencia, como la fabricación de dispositivos médicos, donde la uniformidad no es negociable. La ausencia de variabilidad entre operarios garantiza que cada ciclo se ajuste estrictamente a los parámetros programados, minimizando los defectos.
Sin embargo, el mecanizado manual requiere un control de calidad proactivo para compensar su variabilidad. Por ejemplo, el desgaste de la herramienta o ligeros temblores de la mano pueden introducir desviaciones, lo que requiere inspecciones posteriores al proceso.
Desventajas y ventajas del mecanizado CNC frente al mecanizado manual
A partir de la revisión anterior, llegamos a la siguiente conclusión sobre los pros y los contras del mecanizado CNC frente al mecanizado manual.
| Mecanizado CNC | Mecanizado manual | |
| Intercambiabilidad y precisión de los productos acabados | Alta | Requiere emparejamiento personalizado |
| Eficacia de la producción | Alta | Bajo |
| Materiales aplicables | Metales/plásticos/materiales compuestos | Metales/ABS/Madera/G10 |
| Generación de residuos | Menos | Más |
| Costes laborales | Bajo | Alta |
| Seguridad operativa | Alta | Bajo |
| Dificultad de mantenimiento | Alta | Bajo |
| Costes de la máquina | Alta | Bajo |
| Ajustes en tiempo real | Difícil | Fácil |
| El más adecuado para | Producción en serie | Producción de lotes individuales/pequeños |
Ventajas del mecanizado CNC
1. Velocidad de producción
Las máquinas CNC nunca se han cansado. Pueden trabajar sin tiempo de descanso siempre que la informática y la preparación estén a punto. Esto ahorra mucho tiempo para fabricar más productos. En segundo lugar, gracias a su automatización, un operario puede ocuparse de varias máquinas para fabricar varios productos al mismo tiempo. Esta es la otra razón clave de su buena velocidad de producción.
2. Repetibilidad
La repetibilidad aporta productos de alta precisión y buena intercambiabilidad. Dado que la acción del mecanizado CNC depende en gran medida del código informático, no puede introducir ningún error que difiera de la dirección del código. Además, el producto final es completamente igual entre sí, por lo que los usuarios pueden sustituir el componente por otro en el mismo lote.
3. Menor coste laboral
Varios procesos de mecanizado CNC pueden ser operados por una sola persona al mismo tiempo. Eso significa que se ahorra varias veces en costes de mano de obra.
4. Diseños complejos
El software CAD (diseño asistido por ordenador)/CAM (fabricación asistida por ordenador) de las máquinas CNC permite a los fabricantes producir diseños complejos, incluidos contornos y curvas multieje.
Desventajas del mecanizado CNC
1. Costes iniciales elevados
La inversión inicial en máquinas CNC es mayor porque tanto el equipo como los costes de instalación son elevados. Una máquina CNC es grande y contiene muchas piezas automáticas. Incluso la máquina tiene que llevar módulos de alta tecnología para captar el código. Normalmente, sólo personal profesional puede instalar esta máquina grande y compleja, lo que conlleva un coste de instalación.
2. Alto coste de mantenimiento
Aunque la posibilidad de fallo al utilizar estas máquinas es menor, si se produce un fallo, sólo los profesionales altamente cualificados pueden resolver el problema. Además, también hay que pagar por la instalación.
3. Habilidades de programación
Dado que las máquinas CNC se basan en códigos específicos, se necesita un programador cualificado para crear y configurar los códigos. Deben tener una buena formación profesional.
Ventajas del mecanizado manual
1. Menor coste
El coste de inversión inicial de las máquinas manuales es menor. Sin alta tecnología, la herramienta y las máquinas de mecanizado manual no son tan caras. Debido a su asequibilidad, las máquinas manuales son adecuadas para pequeños fabricantes con presupuestos limitados.
2. No necesita programación
Si no hay ningún trabajador que domine la programación, el mecanizado manual es perfecto para la situación.
3. Fácil mantenimiento
Debido a la construcción simple de la herramienta de mecanizado manual, es más fácil de mantener en caso de cualquier herramienta de fallo. Además, el coste de mantenimiento sería barato.
4. Mejor personalización
Las fresadoras manuales suelen utilizarse para proyectos puntuales. Al ser manejadas por el ser humano en lugar de por la dirección de código, estas máquinas tienen una gran flexibilidad y adaptabilidad en el proceso de producción.
Desventajas del mecanizado manual
1. Velocidad de producción lenta
El mecanizado manual requiere más mano de obra humana. Un operario sólo puede ocuparse de un producto. Deben controlar la precisión a mano. Esto requiere mucho tiempo y energía. Además, los humanos no sólo tienen que hacer pausas durante el trabajo, sino que también tienen que tomarse vacaciones durante los días festivos tradicionales. Durante este tiempo, no hay producción en el taller de mecanizado manual.
2. Alto porcentaje de errores debidos a factores humanos
Debido a la gran dependencia de los operarios, las máquinas manuales carecen de precisión. En otras palabras, es posible fabricar productos finales no cualificados. Y el riesgo de retrabajo sería mayor.
3. Elevada dependencia de la mano de obra cualificada
El operario debe ser sofisticado en la técnica manual, que afecta estrechamente a la eficacia y la calidad del producto. Sin embargo, aprender estas habilidades necesarias requiere no sólo formación en conocimientos, sino también años de experiencia práctica. No es cosa fácil.
¿Qué le parece el híbrido de mecanizado CNC y mecanizado manual?
El híbrido de mecanizado CNC y trabajo manual significa utilizar máquinas controladas por ordenador para tareas de precisión y añadir habilidades humanas para el acabado o los ajustes, creando un enfoque equilibrado de la fabricación. Por ejemplo, una máquina CNC corta una pieza metálica con gran precisión, luego un trabajador pule manualmente sus bordes para suavizarlos y, por último, inspecciona y ajusta detalles como agujeros o roscas para garantizar la perfección.
Este método híbrido funciona bien en proyectos personalizados como la fabricación de joyas complejas, donde el CNC crea la forma base y los artesanos añaden patrones grabados a mano, o en la reparación de motores de coches antiguos mecanizando piezas nuevas con CNC y ajustándolas manualmente a los componentes antiguos. Además, es ideal para crear prototipos de aparatos, combinando la rápida producción CNC de carcasas de plástico con el ensamblaje manual de minúsculas piezas electrónicas, lo que ahorra tiempo al tiempo que mantiene la calidad y la flexibilidad.
Conclusión
Al final, me gustaría dar 70% importancia al mecanizado CNC y 30% al mecanizado manual.
Acerca de SogaWorks
SogaWorks es una plataforma en línea todo en uno para piezas mecánicas personalizadas, que conecta a más de 1.000 fábricas de primer nivel para dar servicio a startups y grandes empresas. Ofrecemos soluciones de fabricación flexibles para la creación rápida de prototipos, pruebas de pequeño volumen y producción a gran escala con servicios como mecanizado CNC, impresión 3D, fabricación de chapa metálica, fundición de uretano y moldeo por inyección. Con nuestro motor de presupuestos basado en IA, SogaWorks puede ofrecer presupuestos en 5 segundos, buscar la mejor capacidad y realizar un seguimiento de cada paso. Esto reduce los plazos de entrega y mejora la calidad del producto.
Preguntas frecuentes
1. ¿Dónde debemos utilizar el mecanizado manual?
El mecanizado manual es ideal cuando las máquinas CNC están ocupadas con lotes pequeños urgentes. Además, es esencial para tareas especializadas que van más allá de las configuraciones CNC estándar, como las configuraciones de bancada inclinada que requieren ángulos de herramienta únicos.
2. ¿Qué factores debemos tener en cuenta antes de elegir el mecanizado CNC o manual?
A la hora de elegir entre mecanizado CNC y manual, tenga en cuenta la complejidad de la pieza, el presupuesto, el volumen y el tiempo: El CNC es excelente para diseños complejos, tolerancias ajustadas y grandes lotes, a pesar de los mayores costes iniciales, mientras que el mecanizado manual se adapta a geometrías sencillas, volúmenes reducidos y presupuestos limitados, pero exige más mano de obra y tiempo. Priorice la precisión y la eficacia para proyectos complejos y de gran volumen con el CNC, mientras que el manual ofrece flexibilidad para tareas más sencillas y a pequeña escala. Si aún no está seguro de cómo elegir entre mecanizado CNC o manual, no dude en ponerse en contacto con nosotros.
3. ¿Cuáles son las aplicaciones del mecanizado CNC frente al mecanizado manual? mecanizado manual?
El mecanizado CNC es ideal para grandes volúmenes de producción, como piezas de automoción, prototipos precisos y utillaje rápido con materiales resistentes. Por su parte, el mecanizado manual es adecuado para proyectos pequeños, personalizaciones artísticas y reparaciones urgentes, gracias a su flexibilidad y a que no necesita codificación.
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