El mecanizado 2.5D, es un tipo de mecanizado más utilizado en la industria. En este artículo, te voy a contar lo que necesitas saber sobre este tipo de mecanizado y sus aplicaciones en la industria.
¿Qué es el Mecanizado 2.5D?
El mecanizado 2.5D, es la técnica más usada en máquinas- herramientas, para realizar operaciones de mecanizado. Se le denomina 2.5D o mecanizado en dos dimensiones y media, porque trabajamos de forma continua en 2 dimensiones y de forma parcial en una tercera dimensión.
Cuando nos referimos a dos dimensiones, nos referimos a un plano de trabajo. Si trabajamos por ejemplo en 3 ejes en una fresadora. Nuestro plano de trabajo corresponde a los ejes XY, con lo cual estas son nuestras dos dimensiones o también llamado 2D. El eje Z de una fresadora corresponde a la media dimensión, ya que no trabajamos de forma continua.
El mecanizado en 2.5D, se puede realizar en diferentes planos de trabajo. Nuestro plano de trabajo puede corresponder a los planos XY, XZ, YZ, o cualquier otro plano definido en el espacio, que corresponda en 2 dimensiones.
Si trabajamos por ejemplo en una fresadora, con un cabezal giratorio, podemos trabajar en 2D en diferentes planos de trabajo y el eje Z restante corresponde con la media dimensión (0.5D). Se le denomina media dimensión, ya que no se trabaja de forma continua con este tercer eje.
Por ejemplo, si realizamos una operación de planeado, primero meteremos la profundidad de mecanizado correspondiente al eje Z y después trabajamos con los ejes 2D XY, de nuestras 2 dimensiones.
¿Cómo se Programa un Mecanizado en 2.5D?
El mecanizado 2.5D gracias a la programación CNC, los podemos programar directamente en la máquina CNC o nos podemos poyar en un software Cad/Cam. Para poder programar en 2.5D, tenemos que tener en cuenta todos los parámetros de corte, que afectan al mecanizado. Herramientas de corte, longitud de las herramientas de corte, amarre de la pieza, material, etc.
Programación CNC de un Mecanizado en 2.5D
Programar un mecanizado CNC en 2.5 dimensiones puede ser una operación sencilla, si la máquina-herramienta dispone de las ayudas necesarias para ello. Hoy en día, todos los controles CNC, disponen de ciclos de programación, dónde se usa un lenguaje conversacional.
El control nos va preguntando y nosotros vamos rellenando los diferentes parámetros, para realizar operaciones de mecanizado en 2.5D. Si la geometría de la pieza representa contornos más complejos, la opción más rápida y rentable, es usar un software CAM para su programación.
Gracias a la programación ISO CNC o también llamado código G, podemos realizar diferentes tipos de mecanizado en 2.5D, en numerosas máquinas CNC. Aunque las máquinas CNC con los lenguajes conversacionales, han simplificado de forma rápida, sencilla e intuitiva lo que es la programación ISO CNC.
Las facilidades de programar un mecanizado 2.5D, va a depender principalmente de lo intuitivo y facilidades que aporte el control CNC. Por ejemplo, la ayuda de imágenes representativas, ya sea de la herramienta realizando las operaciones de mecanizado o de simular la trayectoria que queremos definir, son formas de ayudar al operario a definir la programación CNC de un mecanizado en 2.5D.
Programación Cad/Cam de un Mecanizado en 2.5D
Si hablamos de la programación Cad/Cam de un mecanizado en 2.5D, las ayudas que proporcionan estos programas, podemos decir que son prácticamente infinitas. A día de hoy la gran mayoría de softwares Cad/Cam disponen de un gran abanico de operaciones, para realizar diferentes tipos de mecanizados.
El reconocimiento de figuras, podemos decir que es lo más destacado de estos programas, para poder realizar un mecanizado en 2.5D, de una forma rápida, sencilla y segura.
Estos programas, disponen de diferentes tipos de ayuda y diferentes tipos de estrategias de mecanizado. Aunque la mayoría utilizan estrategias muy similares en 2.5D, pero cada marca de software, lo llama de una manera u otra.
La simulación del mecanizado en 2.5D, gracias a los gemelos digitales de máquinas-herramientas, es otra característica de este tipo de mecanizado. Esto nos ayuda a prevenir colisiones en la programación CNC y podemos ver previamente, si la programación CNC, esta bien realizada, antes de enviarlo a la máquina CNC.
¿Qué Tipo de Operaciones se Realizan con este Tipo de Mecanizado?
En el mecanizado 2.5D, engloba la mayor parte de estrategias de mecanizado. operaciones como cajeras, planeados, contornos o grabados, son claros ejemplos del mecanizado en dos dimensiones y media.
¿En qué Máquinas-herramientas se Realiza el Mecanizado en 2,5D?
Fresadoras CNC
El mecanizado en 2.5D, se realiza en una gran variedad de máquinas-herramientas. Cómo ya hemos mencionado, la fresadora es un claro ejemplo de mecanizado en 2.5D.
Video de una fresadora CNC, realizando una operación de desbaste de un planeado, usando un plato torico. Un plato torico, se refiere a una placa con acabado lateral de radio.
Rectificadoras CNC
Las rectificadoras CNC, tanto la tangencial como la de perfiles circulares, son otros ejemplos de máquinas-herramientas en la que se mecaniza en 2.5D. El funcionamiento es el mismo que en el caso de la fresadora CNC, dónde tenemos los ejes XY para el plano de trabajo (2 dimensiones, 2D) y el eje Z para la profundidad de la muela. Esta última corresponde a la media dimensión (0.5D).
video de una rectificadora tangencial CNC, realizando un proceso de rectificado en una pieza de acero. Podemos ver de forma rápida que es un mecanizado en 2.5D
La diferencia de la rectificadora tangencial CNC a la rectificadora cilíndrica, va a ser la disposición de la muela abrasiva, como eje Z, para las operaciones de rectificado. Para el rectificado cilíndrico, en la mayoría de ocasiones se va a necesitar un utillaje acorde a la pieza a rectificar y en otras ocasiones, con disponer de un plato magnético puede ser suficiente.
Con este video, podemos ver operaciones de mecanizado en 2.5D de diversas operaciones de fresado. En este video tan interesante, del fabricante Walter Tools, podemos ver el proceso de fabricación de unos alojamientos en forma de cebolla, para los compresores de las turbinas para el sector de la aviación.
Máquinas de Electroerosión EDM CNC
Las máquinas CNC de electroerosión EDM, son otro ejemplo de mecanizado 2.5D. Su programación es igual que en el caso de las máquinas de corte por láser, aunque tenemos que destacar, que en el caso de las máquinas de electroerosión EDM, pueden realizar perfiles en 3D ya que la mayoría de estas máquinas disponen de 2 ejes auxiliares.
Estos ejes auxiliares corresponden al eje U y eje W, estos ejes permiten realizan superficies cóncavas o convexas, según sea necesario.
En este video, podemos ver una máquina de electroerosión EDM, realizando un mecanizado en 2.5D. A pesar de ser una máquina relativamente antigua, ya que es necesario hacer un bobinado manual del hilo. Podemos ver perfectamente, como hace el perfil de los dientes de un engranaje.
Máquinas de Corte por Láser CNC
Las máquinas CNC de corte por agua, son otro ejemplo de mecanizado en 2,5D. Estas máquinas permiten cortar el material con la ayuda de un chorro de agua a gran presión, con la ayuda de abrasivos para cortar el material. Su funcionamiento es igual que en las máquinas de corte por láser.
En el caso de las máquinas de corte por agua, también son capaces de realizar mecanizados 3D. Algunos modelos de estas máquinas, disponen de cabezal basculante y permiten realizar cortes en mecanizado 3D.
En este video, podemos ver como se realizan mecanizados 2.5D en una máquina laser CNC. La velocidad de este tipo de máquinas es impresionante.
Centros de Mecanizado Multitarea «Multitasking»
Los centros de mecanizado (multitasking) o también llamados centros multitarea, son otro claro ejemplo, dónde podemos realizar este tipo de mecanizado. Estas máquinas CNC, son capaces de realizar operaciones de torneado y de fresado. Para realizar un mecanizado en 2.5D, se puede realizar de varias formas, dependiendo de la cinemática de la máquina.
Una es orientando el plato divisor del torno, que corresponde al eje C y después con la ayuda del cabezal fresador, realizar operaciones de mecanizado en 2.5D, de forma independiente. El eje C, se encuentra bloqueado, mientras el cabezal fresador realiza las trayectorias en 2.5 dimensiones, con los ejes XYZ
Video de un centro multitarea Mazak Integrex i-450H, realizando gran variedad de mecanizados en 2.5D y mecanizados 3D. En el video se realizan operaciones de planeado, fresado y cepillado, son ejemplos de este tipo de mecanizado.
Tornos con Herramienta Motorizada
Por otro lado, en tornos con herramienta motorizada. En estos tornos, el mecanizado 2.5D, se realiza movimiento los ejes XZ, estos ejes corresponden al mecanizado en 2D. El eje Y del torno, corresponde a la 0.5 dimensiones. Los tornos con eje Y, dependiendo del tipo de máquina-herramienta, puede que el plato divisor se mantenga bloqueado mientras se hace el mecanizado en 2.5D o puede que este disponga de libre movimiento.
Video de un torno Hass ST15-Y realizando un mecanizado en 2.5D, con la ayuda de la herramienta motorizada
Otros Tipos de Máquinas
Existen otro tipo de máquinas-herramientas, como pueden ser equilibradoras de discos de freno o máquinas de grabado CNC, como ejemplos de mecanizado en 2,5D.
¿En qué Sectores se Aplica el Mecanizado 2.5D?
La verdad es que se aplican en todos los sectores, podemos decir que con el mecanizado 2.5D podemos realizar cerca del 80% de operaciones de mecanizado necesarias para la mayoría de geometrías. Sectores como automoción, maquinaria, naval, eólico, dental, químico, defensa o médico. Son los principales en usar el mecanizado en 2.5D.
Ventajas del Mecanizado 2.5D
El mecanizado 2.5D ofrece numerosas ventajas, vamos a verlas.
Mecanizados eficientes con el mecanizado 2.5d
Los mecanizados en 2.5D son más eficientes, ya que las velocidades de avance son más superiores que las del mecanizado 3D. Este mecanizado, requiere de un menor tiempo de programación, ya sea utilizando un software Cad/Cam o directamente en el control CNC en comparación con el mecanizado en 3D.
Facilidad de programación en mecanizados 2.5d
La facilidad para programar cualquier control CNC, para realizar un mecanizado en 2.5D es mucho superior a un mecanizado 3D. Para realizar un mecanizado 3D, en el 95% de las ocasiones se va a necesitar de un software Cad/Cam.
Versatilidad de aplicaciones e industrias con el mecanizado 2.5d
Cómo hemos mencionado anteriormente, la versatilidad de aplicaciones e industrias, hace que este tipo de mecanizado, sea la opción más viable. Ya que con el mecanizado 2.5D, es capaz de resolver la mayoría de exigencias en las operaciones de mecanizado.
Se puede aplicar en numerosos tipos de máquinas y cinemáticas, incluso máquinas que anteriormente eran convencionales, se pueden pasar a CNC y realizar mecanizados en 2.5D.
Mecanizados de precisión con el mecanizado 2.5d
Con el mecanizado 2.5D, realizamos operaciones de mecanizado de gran precisión. Aunque la precisión también va a afectar a otros apartados, como la máquina CNC, la programación CNC o la herramienta de corte a usar en nuestros procesos de mecanizado.
Operaciones de mecanizado de gran precisión, como contornos con tolerancias H7 o mandrinados de gran precisión, se realizan con este tipo de mecanizado.
Menor uso de softwares Cad/Cam en mecanizados 2.5d
Los software Cad/Cam que solo dispongan de mecanizados 2.5D, son mucho más baratos que los que disponen de mecanizados 2.5 y 3D. Aunque bien es cierto, que para poder trabajar en un mundo tan exigente y competitivo, como es el mecanizado.
Recomendamos no escatimar en un software Cad/Cam, si quieres conocer los aspectos más importantes de este tipo de Softwares, tenemos una entrada específica, donde hablamos en detalle de estos programas, llamados sistemas Cad/Cam.
Desventajas del mecanizado 2.5d
El mecanizado 2.5D, a pesar de ser de gran utilidad, como todo en mecanizado tiene sus propias limitaciones.
Complejidad de programación
Cómo hemos hablado anteriormente, cuando la geometría que tenemos que realizar es compleja, la programación en mecanizado 2.5D, también lo es. Aquí el programador CNC o el programador Cad/Cam, juega un papel fundamental, en esta parte del proceso.
La experiencia y el conocimiento profundo, tanto del control CNC o del programa Cad/Cam, va hacer que el tiempo de producción aumente o disminuya.
Hemos indicado en numerosas de nuestros artículos, la importancia de la formación tanto en controles CNC, como el los softwares Cad/Cam, para poder obtener unos procesos de mecanizado eficientes.
Un ejemplo de realizar una operación de mecanizado en 2.5D, puede ser programar en un plano de trabajo en los ejes YZ, desde un control CNC. Muchos técnicos de programación CNC, este tipo de operaciones las realizan en los softwares Cad/Cam, por su complejidad.
Limitaciones de este tipo de mecanizado
Las principales limitaciones de este tipo de mecanizado, es que no podemos realizar mecanizados en 3D. Siempre trabajaremos por niveles de altura o de incrementos en nuestra tercera dimensión, es por esto que se le denomina media dimensión.
Con este mecanizado, no podemos realizar ningún tipo de interpolación 3D. Por ejemplo en un mecanizado en 2.5D, no podemos realizar operaciones de fresado de rosca, ya que se realizan mediante interpolaciones helicoidales en 3D.
Resumen
Llegamos al final de este artículo, dónde hemos hablado largo y tendido sobre el mecanizado 2.5D. Es sin lugar a dudas, el más extenso y usado en la industria del mecanizado. Espero que os haya resuelto todas vuestras dudas, sobre este tipo de mecanizado, nos vemos en la próxima.