¿Le cuesta encontrar la velocidad de husillo adecuada para sus trabajos de CNC? Unas RPM incorrectas pueden provocar malos acabados, herramientas rotas y pérdidas de tiempo. Conocer los métodos de control de velocidad ayuda a optimizar el rendimiento de la máquina.

La velocidad del cabezal del CNC se controla principalmente mediante comandos "S" programados (por ejemplo, S1000 para 1000 RPM) interpretados por el control, a menudo utilizando un variador de frecuencia (VFD) para un ajuste suave. Algunos sistemas utilizan códigos M para los rangos de velocidad o Velocidad de superficie constante (CSS) para el torneado.

Conocer cómo es importante, pero este control se aplica de forma diferente en función de la construcción física del propio husillo. El tipo de accionamiento del husillo influye significativamente en el funcionamiento de estos métodos y en las capacidades generales de la máquina.

¿Qué tipos de husillos hay en los centros de mecanizado CNC?

¿Le confunden términos como husillo accionado por correa, accionado por engranaje o eléctrico? Elegir el tipo incorrecto puede limitar la velocidad, el par y la precisión de su máquina, lo que podría obstaculizar su capacidad de producción y su idoneidad para el trabajo.

Entre los tipos de husillos CNC más comunes se incluyen los accionados por correa (rentables), los accionados por engranajes (alto par), los de accionamiento directo/eléctrico (alta velocidad, precisos), junto con variaciones como los husillos específicos de alta velocidad, baja velocidad, fresado o rectificado diseñados para tareas concretas.

En J&M Machine Tools, vemos cómo el tipo de husillo dicta el rendimiento. Su investigación confirma las categorías principales:

• Ejes accionados por engranajes¹

  Utilizan engranajes de transmisión entre el motor y el husillo. Esta configuración multiplica el par, especialmente a bajas velocidades, por lo que es ideal para el corte pesado en materiales duros. Los cambios de marcha (a menudo de 1 a 4 gamas) suelen automatizarse mediante embragues hidráulicos o electromagnéticos controlados por el PLC, lo que permite un control de velocidad continuo segmentado cuando se combina con la variación de velocidad del motor. Proporcionan un par elevado, pero pueden introducir ruido y vibraciones, y las velocidades máximas suelen ser limitadas.

• Husillos accionados por correa²

  El motor se conecta al husillo mediante una correa (trapezoidal o síncrona). Se trata de un diseño común y rentable que equilibra rendimiento y precio. Aísla algunas vibraciones del motor, pero las correas pueden estirarse, patinar, limitar la velocidad máxima (en comparación con la transmisión directa) y requerir mantenimiento (tensado, sustitución). Es adecuado para el mecanizado general y para aplicaciones en las que la velocidad o la rigidez extremas no son primordiales.

• Husillos de transmisión directa³ (Motor integrado/husillos eléctricos)

  En este caso, el motor está integrado directamente en el conjunto del husillo, eliminando correas y engranajes. Esto ofrece las velocidades potenciales más altas (a menudo 20.000 RPM o mucho más), la aceleración/desaceleración más rápida, una precisión excelente gracias a su gran rigidez y una vibración mínima. Cada vez se prefieren más para el mecanizado de alta velocidad y los trabajos de precisión. La gestión del calor generado por el motor integrado es fundamental.

• Otras clasificaciones

  Los husillos también pueden clasificarse en función de la velocidad (alta velocidad frente a baja velocidad) o la aplicación (fresado, torneado, rectificado), y a menudo coinciden con uno de los tipos de accionamiento anteriores.

¿Qué ventajas ofrecen los husillos de accionamiento directo en cuanto a velocidad y precisión frente a los husillos accionados por correa?

Elegir entre husillos de transmisión directa y husillos accionados por correa le parece complejo? Elegir el incorrecto puede limitar la velocidad máxima de su máquina, su capacidad de respuesta y la máxima precisión de mecanizado para trabajos exigentes de alta precisión.

Los husillos de transmisión directa proporcionan mayores velocidades, una aceleración/desaceleración más rápida y una mayor precisión, ya que la conexión directa del motor elimina el estiramiento de la correa, el deslizamiento, la vibración y las pérdidas de transmisión, lo que se traduce en una mayor rigidez y eficacia.

El método de conexión es clave. La transmisión directa destaca en áreas críticas para el rendimiento⁴:

Los sistemas accionados por correa están probados y son rentables para muchas tareas. Sin embargo, para aplicaciones que exigen la máxima velocidad, cambios rápidos (como el roscado), la máxima precisión y acabados superficiales superiores (habituales en la industria aeroespacial o la fabricación de moldes), las ventajas de la transmisión directa suelen justificar la mayor inversión inicial debido a la reducción de las vibraciones, la mayor estabilidad térmica (con refrigeración) y las menores necesidades de mantenimiento a largo plazo.

¿Por qué es importante la refrigeración del husillo para los distintos tipos de husillo?

¿Ha notado que su husillo se calienta durante las carreras largas o el funcionamiento a alta velocidad? Ignorar la temperatura del husillo puede provocar dilatación térmica, pérdida de precisión, fallos prematuros de los rodamientos y costosos tiempos de inactividad, independientemente del tipo de husillo.

La refrigeración del husillo es crucial porque elimina el calor generado, evitando la dilatación térmica que afecta a la precisión del mecanizado, manteniendo temperaturas óptimas de los rodamientos para prolongar su vida útil y permitiendo un funcionamiento sostenido a alta velocidad de forma fiable en todos los tipos de husillo.

El calor procede de los rodamientos, los motores (especialmente los integrados) y el corte. Gestionarlo no es negociable para el rendimiento y la longevidad:

• Preservación de la precisión⁵: El calor hace que los componentes se dilaten (crecimiento térmico). Esto cambia la posición precisa de la herramienta, arruinando las tolerancias. La refrigeración minimiza esta desviación, vital para el trabajo de precisión.
• Longevidad de los rodamientos⁶: Los rodamientos tienen un rango de temperatura óptimo. Un calor excesivo descompone el lubricante y provoca un rápido desgaste que conduce al fallo. La refrigeración protege este componente crítico, prolongando considerablemente la vida útil del husillo.
• Rendimiento sostenido: Las altas velocidades generan un calor considerable. Sin una refrigeración eficaz, los husillos (especialmente los de accionamiento directo) no pueden funcionar a las revoluciones máximas durante mucho tiempo sin sobrecalentarse, dañarse o sufrir paradas forzosas. La refrigeración permite un funcionamiento continuo de alto rendimiento.
• Fiabilidad y seguridad: Un husillo frío funciona de forma más fiable, reduciendo los fallos inesperados. También evita sobrecalentamientos extremos que podrían suponer riesgos para la seguridad.

Los métodos más comunes son:

• Refrigeración por aire: Utiliza ventiladores o aire comprimido. Más sencillo, de menor coste, adecuado para aplicaciones menos exigentes o husillos de menor velocidad.
• Refrigeración líquida (agua/aceite)⁷: Hace circular un fluido de temperatura controlada a través de camisas en la carcasa del husillo. Mucho más eficaz, esencial para husillos de alta velocidad y potencia, ya que proporciona una estabilidad térmica superior.
• Integración del sistema de refrigeración: Menos común para la refrigeración primaria del husillo, pero el refrigerante de la máquina a veces puede ayudar. Para un control preciso de la temperatura, suelen preferirse los sistemas líquidos de circuito cerrado.

¿Qué factores deben influir en la elección del tipo de husillo al seleccionar un centro de mecanizado CNC?

¿Está seleccionando una nueva máquina CNC pero le abruman las opciones de husillo como BT30, BT40 o transmisión por correa frente a transmisión directa? Elegir incorrectamente significa que la máquina podría carecer de la velocidad, el par o la precisión necesarios para sus trabajos y materiales habituales.

Entre los factores clave se incluyen la aplicación de mecanizado principal (material, tipo de operación), los intervalos de velocidad/potencia/par requeridos, las necesidades de interfaz de la herramienta (tamaño del cono, refrigerante), la eficacia del sistema de refrigeración, el mantenimiento, el coste (inicial frente a a largo plazo) y la compatibilidad de la máquina.

Es fundamental adaptar el husillo a su trabajo. Tenga en cuenta estos puntos:

Por ejemplo, el acabado de aluminio a alta velocidad favorece un husillo BT30/HSK de accionamiento directo con refrigeración líquida. El desbaste de acero pesado puede requerir una BT50 accionada por engranajes o una robusta BT50 accionada por correa. Un taller de trabajos generales podría considerar que una BT40 (directa o por correa) ofrece la mayor versatilidad. Analice cuidadosamente sus necesidades primarias.

Conclusión

Comprender el control de los husillos CNC, los distintos tipos de husillos, el papel fundamental de la refrigeración y los factores que determinan la selección le permitirá elegir y utilizar su centro de mecanizado de forma eficaz para obtener unos resultados y una durabilidad óptimos.