Las estructuras de las máquinas CNC están hechos de hierro fundido o acero. La mayoría de las máquinas CNC para cortar metal están hechas de hierro fundido. Sin embargo, este no es el mejor material para este propósito en relación con la rigidez obtenida de 1 kg de material.
Es el granito que ha demostrado ser el mejor material hasta el momento y las mejores estructuras de máquina están hechos de él. Es muy rígido y tiene una expansión térmica insignificante. No está «fluyendo» con una carga a largo plazo, pero es difícil de fabricar y, por lo tanto, se construyen pocas máquinas con esta base estructural.
La única ventaja del hierro fundido es la facilidad de su formación. Tiene excelentes propiedades de fundición y es bueno para el mecanizado. Desafortunadamente, el hierro fundido es mucho más débil y mucho menos rígido que el acero. Para lograr una rigidez similar de las estructuras hechos de hierro fundido y acero y que tienen tamaños y estructuras similares, la masa del marco de hierro fundido debe ser 2 veces mayor.
Esto sucede porque, en la medida en que la compresibilidad del acero y el hierro fundido es similar, la tensión del hierro fundido gris, que generalmente se usa para máquinas de fundición, es casi tres veces mayor que la del acero. Esto significa que aplicar la misma fuerza de tracción al hierro fundido provocará un alargamiento tres veces mayor que al acero. Además, el proceso de envejecimiento por estrés del hierro fundido, lo que ocurre en el hierro fundido en condiciones naturales, lleva varios años, y para acortarlo, se necesitan tratamientos térmicos adicionales. Además, el hierro fundido es propenso a «fluir», es decir, bajo la carga a largo plazo, puede deformarse más que una construcción de acero en una situación análoga.
La construcción de acero dura mucho más que el tratamiento de hierro fundido, que se suministra desde la fundición en estado recocido y solo necesitamos mecanizar las superficies de contacto. Este tratamiento dura menos de 8 horas. Por el contrario, el tiempo de fabricación y la fabricación de la construcción de acero llega a una semana. Además, los cuerpos de acero, debido al acero de alta calidad que utilizamos, siempre son más caros que los análogos hechos de hierro fundido. Sin embargo, tienen una ventaja indiscutible: el tamaño y las dimensiones de los detalles de acero pueden variar según sus necesidades, mientras que el rendimiento de los modelos de fundición para un solo detalle no tiene justificación económica.
El tiempo de fabricación del cuerpo estructural de la máquina de acero es muchas veces más largo (que es más costoso) que en el caso del hierro fundido. Y esta es la razón principal por la cual las máquinas están equipadas con cuerpos de hierro fundido con más frecuencia que con los de acero.
¿Es mejor suprimir las vibraciones o no tenerlas? También fabricamos máquinas de hierro fundido y, a pesar de pesar más del doble, no son significativamente más rígidas que las máquinas de acero. Un ejemplo es una máquina perfecta hecha por la compañía alemana Chiron, que está hecha de acero. La máquina pesa alrededor de 10 toneladas y su rigidez es mucho mayor que otros centros de mecanizado de hierro fundido.
La construcción de acero dura mucho más que el tratamiento de hierro fundido, que se suministra desde la fundición en estado recocido y solo necesitamos mecanizar las superficies de contacto. Este tratamiento dura menos de 8 horas. Por el contrario, el tiempo de fabricación y el procesamiento de la construcción de acero llega a una semana. Además, los cuerpos de acero, debido al acero de alta calidad que utilizamos, siempre son más caros que los análogos hechos de hierro fundido.
Sin embargo, tienen una ventaja indiscutible: el tamaño y las dimensiones de los detalles de acero pueden variar según sus necesidades, mientras que el rendimiento de los modelos de fundición para un solo detalle no tiene justificación económica.
«Los cuerpos de acero soldados de las máquinas son más rígidos que los cuerpos de hierro fundido» – Podstawy konstrukcji maszyn (Fundamentos del diseño de la máquina) Volumen 2, Trabajo colectivo, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne (Publicación científica y técnica), 1999 «Los cuerpos soldados … permiten aumentar la rigidez estática mientras se usa menos material … Se puede mejorar la capacidad de amortiguación de vibraciones de los cuerpos soldados mediante tratamientos como nervaduras … «- Obrabiarki skrawajace do metali (Máquinas herramientas para cortar metal), Lucjan T. Wrotny, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne (publicación científica y técnica), 1979.
Luego, «planificamos» la superficie con dimensiones de aproximadamente 100×100 mm vertical y horizontalmente cerca, con una fresa de 10 mm de diámetro para que la distancia entre las rutas sucesivas sea de 9 mm. Después del tratamiento verificamos la suavidad de la superficie mecanizada. Si podemos sentir «escaleras» con el dedo en cualquiera de las superficies planeadas o mecanizadas, significa que el eje de la máquina no es perpendicular a la mesa.
Otra prueba importante es realizar el mecanizado de una cajera. Fresamos la cajera en forma de cubo con dimensiones de 40x40x40 mm, de modo que la fresa realiza cuadrados posteriores bajando las capas cada 1 mm hacia abajo. Luego medimos las dimensiones usando un calibrador electrónico en ambas direcciones cerca de la superficie y cerca de la base. Si las dimensiones superior e inferior difieren en más de 0.03 mm, significa que el eje Z no es perpendicular a los ejes X e Y.
Si la máquina pasa todas estas pruebas con éxito, significa que estamos tratando con una máquina perfecta que definitivamente vale la pena comprarla.