Tendencias e innovaciones en mecanizado de alta velocidad CNC

Las ferias internacionales de máquinas-herramienta como EMO Hannover 2023 e IMTS Chicago 2024 confirmaron que el mecanizado de alta velocidad sigue siendo una prioridad tecnológica para los fabricantes que buscan optimizar procesos, reducir tiempos de producción y alcanzar niveles superiores de calidad.

La convergencia entre HSM y tecnologías digitales, la automatización avanzada y los desarrollos en control CNC están redefiniendo los estándares de productividad en la manufactura moderna.

Controles CNC con algoritmos avanzados y mayor poder de cálculo

Uno de los avances más visibles en EMO e IMTS fue la mejora de los controles CNC específicamente diseñados para mecanizado de alta velocidad. Los nuevos sistemas presentados por Siemens, Fanuc, Heidenhain y Mitsubishi se destacaron por:

• Mayor capacidad de procesamiento en tiempo real, con buffers de previsualización de más de 1,000 bloques (look-ahead) que permiten movimientos suaves y continuos, incluso en trayectorias con muchas curvas.
• Interpolación spline/NURBS nativa para superficies 3D complejas, lo que elimina vibraciones, minimiza el jerk y optimiza el acabado superficial.
• Compensación térmica inteligente y adaptativa, basada en modelos digitales del comportamiento térmico de la máquina.

Estos desarrollos, además de permitir ejecutar programas de alta velocidad con mayor seguridad, también logran una integración más fluida con sistemas CAM y plataformas de simulación.

Estrategias de fresado adaptativo CAM para mecanizado de alta velocidad

En el software, varios expositores presentaron avances en estrategias de fresado adaptativo (High-Efficiency Milling), trocoidal, peel milling y zigzag controlado, todas pensadas para combinar HSM con eficiencia energética y menor desgaste de herramienta.

Los fabricantes de software CAM como Mastercam, HyperMILL, ESPRIT y NX mostraron módulos capaces de:

• Calcular trayectorias optimizadas para husillos de alta velocidad.
• Ajustar automáticamente los parámetros de avance según el contacto herramienta-material.
• Simular en tiempo real las fuerzas de corte y prever posibles colisiones, sobrecargas o vibraciones.

Estas funciones son críticas para garantizar la confiabilidad del proceso a velocidades elevadas y para extender la vida útil de las herramientas.

Integración con manufactura digital y gemelos digitales

Una de las tendencias más marcadas fue la integración del HSM en entornos digitales de manufactura avanzada. La idea de crear un gemelo digital (digital twin) de la máquina, el proceso y la pieza cobra cada vez más relevancia en aplicaciones de alta velocidad.

Los fabricantes destacaron aplicaciones en las que:

• La simulación completa del proceso permite validar parámetros antes de llevarlos al taller.
• Se utilizan sensores en husillos, portaherramientas y mesas para recopilar datos durante el mecanizado y alimentar algoritmos de mejora continua.
• El sistema puede ajustar el mecanizado en tiempo real en función de las condiciones reales, como cambios térmicos, desalineaciones o desgaste de herramienta.

Automatización en celdas de mecanizado de alta velocidad

La automatización del mecanizado de alta velocidad fue otro punto focal, especialmente en IMTS 2024. A diferencia de la automatización tradicional para producción en masa, las celdas de HSM están diseñadas para lotes medianos y cortos, con énfasis en flexibilidad, cambio rápido y precisión.

Se observaron avances en:

• Paletización inteligente con sistemas de cero punto y robots colaborativos.
• Cambiadores de herramienta de alta capacidad, pensados para operaciones que requieren múltiples estrategias de corte.
• Monitoreo remoto y control predictivo, que permiten gestionar células de trabajo desatendidas por turnos completos.

La posibilidad de mantener la calidad del HSM en entornos automatizados requiere un balance perfecto entre velocidad, rigidez, refrigeración y control dinámico del sistema.

Sustentabilidad y eficiencia energética en HSM

Con la presión creciente por reducir el impacto ambiental, los desarrollos en EMO e IMTS también apuntaron hacia una mayor sostenibilidad del mecanizado de alta velocidad. Esto incluye:

• Husillos con menor consumo energético, optimizados para ciclos de trabajo intermitentes.
• Lubricación mínima (MQL) como alternativa ecológica a los sistemas de refrigeración convencionales.
• Máquinas con modos de “bajo consumo” durante los tiempos de espera o carga de pieza.
• Diseño estructural orientado a minimizar la masa móvil sin comprometer la rigidez.

Estos avances buscan cumplir con normativas ambientales, reducir los costos operativos y mejorar la competitividad del proceso.

Innovaciones de fabricantes líderes en mecanizado de alta velocidad

Los fabricantes de máquinas-herramienta han desempeñado un papel fundamental en la evolución del mecanizado de alta velocidad mediante el desarrollo de husillos más rápidos, la integración de funciones avanzadas en control CNC, la estabilidad térmica, los sensores inteligentes y la automatización.

A continuación se presenta una selección de innovaciones recientes de seis empresas destacadas: Haas, DMG MORI, Mazak, Makino, Okuma y DN Solutions.

Haas Automation: HSM accesible y robusto

El centro de mecanizado vertical VF-2SS, de Haas, equipado con husillo de 12,000 rpm y avances rápidos de 35,6 m/min, permite operaciones de desbaste y acabado con tiempos de ciclo reducidos y precisión constante en aplicaciones de producción media.

Haas ha consolidado su propuesta de HSM como una opción accesible para talleres pequeños y medianos, con modelos que combinan confiabilidad, buen desempeño y precios competitivos.

Innovaciones clave

• Incorporación de funciones HSM en controles Next Generation Control (NGC), con modos de anticipación look-ahead mejorados.
• Centros de mecanizado como el VM-6 y el VF-2SS, que ofrecen husillos de hasta 12,000-15,000 rpm, velocidades de avance rápidas y tiempos de cambio de herramienta optimizados.
• Implementación de Dynamic Work Offsets (DWO) y Tool Center Point Control (TCPC), que facilitan el mecanizado de piezas complejas en cinco ejes sin necesidad de reprogramar la trayectoria.

Haas también promueve el uso de software de simulación integrado que permite validar trayectorias de alta velocidad y reducir errores antes de ejecutar el programa.

DMG MORI: integración híbrida y control CELOS

La serie DMU eVo, de DMG MORI, con husillos refrigerados de hasta 30,000 rpm y el control CELOS integrado, ofrece mecanizado simultáneo de cinco ejes con compensación térmica activa para mantener tolerancias estrechas durante largos ciclos de trabajo.

 

DMG MORI es pionera en integrar el HSM con tecnologías de automatización, digitalización y procesos híbridos (como mecanizado más fabricación aditiva).

Aportes recientes

• Centros como el DMC 65 H monoBLOCK y la serie DMU eVo ofrecen husillos con hasta 30,000 rpm, refrigerados internamente y con alta rigidez.
• El control CELOS, convertido en un referente en la industria, facilita el acceso a datos de máquina, el monitoreo en tiempo real y la planificación del proceso.
• En EMO 2023, DMG MORI presentó soluciones de producción conectada y autónoma que combinan mecanizado de alta velocidad con sistemas de automatización compactos, como el WH Flex.

La precisión térmica es otra de sus fortalezas: mediante el uso de compensación térmica activa y sensores integrados, se mantiene la estabilidad en largos ciclos de mecanizado.

Mazak: multitarea y alto rendimiento dinámico

El centro de mecanizado multitarea Mazak VARIAXIS i-700 NEO, que cuenta con un husillo estándar de 18,000 rpm y un control Mazatrol SmoothAi, permite operaciones simultáneas de cinco ejes sobre superficies complejas en una sola sujeción. Su diseño incorpora compensación térmica inteligente, cambiador automático de herramientas ampliable y opciones de automatización, como dos pallets, un sistema MPP o Palletech.

Mazak ha centrado su estrategia en máquinas multitarea capaces de combinar fresado de alta velocidad con torneado de precisión en una sola configuración.

Destacados recientes

• Las series VARIAXIS i e Integrex i-H están equipadas con husillos de 12,000 a 20,000 rpm, ideales para operaciones simultáneas de cinco ejes.
• Incorporación del control SmoothAi, que optimiza trayectorias de fresado adaptativo y mejora la precisión en geometrías complejas, con inteligencia artificial.
• En IMTS 2024, Mazak destacó la integración de monitoreo de carga en husillo y ajuste automático de parámetros, lo que mejora el rendimiento en ciclos prolongados y reduce el riesgo de colisiones o desgaste prematuro.

Mazak también impulsa celdas automatizadas que incorporan sistemas de almacenamiento inteligente de herramientas para operaciones desatendidas.

Makino: referencia en moldes y acabado superficial

La máquina D200Z, de Makino, especializada en el mecanizado de moldes, incorpora un husillo de 30,000 rpm, control SGI.5 y arquitectura de alta rigidez, lo que permite lograr acabados superiores en superficies curvas con mínima distorsión térmica.

Makino es uno de los fabricantes más reconocidos por sus desarrollos en el mecanizado de moldes y componentes de precisión, en los que la velocidad debe ir acompañada de exactitud y calidad superficial.

Puntos sobresalientes

• Husillos con hasta 36,000 rpm en modelos como D200Z y V90S, diseñados para cortes finos y tolerancias ajustadas en materiales templados.
• Sistema de control SGI.5 (Super Geometric Intelligence) que permite interpolaciones suaves, incluso en trayectorias 3D complejas, ideal para superficies libres en moldes.
• Estrategias de gestión térmica activa que controlan el entorno interno de la máquina y mantienen una variación dimensional mínima, incluso en jornadas extendidas.

Makino también ha desarrollado sistemas de automatización para moldes con múltiples estaciones de trabajo que integran manipulación robótica, almacenaje de electrodos y detección de herramientas.

Okuma: precisión térmica y estabilidad estructural

El modelo GENOS M560-V-e, de Okuma, diseñado para mecanizado de alta velocidad con husillo de 15,000 rpm, incorpora el sistema Thermo-Friendly Concept que estabiliza la geometría de la máquina ante variaciones térmicas, ideal para piezas de precisión.

Okuma combina décadas de experiencia en maquinaria pesada con soluciones avanzadas para HSM en sectores como el automotriz, el aeroespacial y la fabricación de moldes.

Desarrollos recientes

• Centros como el MU-V series y GENOS M560-V-e están diseñados para operar a alta velocidad con husillos de hasta 20,000 rpm, estructura de columna en puente y guías lineales de alta aceleración.
• La tecnología Thermo-Friendly Concept permite mantener la precisión dimensional sin necesidad de controlar la temperatura ambiente, gracias al diseño simétrico de la máquina y sensores integrados.
• Control OSP-P300A con interpolación multieje optimizada y funciones de autoaprendizaje que ajustan dinámicamente parámetros de corte en tiempo real.

Okuma también se destaca por su desarrollo de sistemas de diagnóstico predictivo basados en IA, capaces de anticipar problemas de mecanizado y desgaste.

DN Solutions: rendimiento accesible y automatización flexible

El centro de mecanizado vertical BVM 5700, de DN Solutions, con husillo de 24,000 rpm y estructura de alta rigidez, está diseñado para aplicaciones de mecanizado a alta velocidad en piezas generales y entornos de producción automatizada

DN Solutions ha fortalecido su portafolio para HSM con soluciones centradas en alta velocidad y confiabilidad, dirigidas a talleres que buscan productividad sin inversiones desproporcionadas.

Tecnologías recientes

• Centros verticales como el BVM 5700 y el VC 630/5AX, con husillos de hasta 24,000 rpm, ofrecen una excelente relación costo-rendimiento para piezas medianas y aplicaciones multieje.
• En IMTS 2024, la empresa presentó sistemas modulares de automatización compacta con brazos robóticos colaborativos y sistemas de cambio rápido de pallet, enfocados en celdas desatendidas.
• Su interfaz CNC FANUC o Heidenhain optimizada para HSM permite integración directa con sistemas CAM y ofrece funciones de control de trayectoria avanzada.

DN Solutions apunta a democratizar el acceso al HSM con un equilibrio entre precisión, velocidad y facilidad de mantenimiento.

A medida que las demandas de precisión, velocidad y eficiencia elevan los estándares en la manufactura, el mecanizado de alta velocidad se posiciona como una técnica avanzada y una estrategia clave para incrementar la competitividad industrial.

Las tecnologías presentadas en ferias como EMO e IMTS, así como las innovaciones introducidas por los fabricantes líderes, confirman que el HSM no es una solución aislada, sino parte de un ecosistema que abarca desde el diseño de máquina y herramientas hasta la automatización, el control térmico y la digitalización del proceso.

Para los talleres que buscan implementar con éxito esta tecnología, el enfoque debe ser integral: comprender las condiciones del proceso, invertir en el equipamiento adecuado y optimizar los parámetros de corte para cada aplicación. Si bien el HSM implica retos técnicos y requiere inversión inicial, sus beneficios en términos de productividad, calidad superficial, reducción de tiempos de ciclo y versatilidad en materiales justifican plenamente su adopción.

El mecanizado de alta velocidad, lejos de ser una moda pasajera, representa una evolución continua en la forma de fabricar, y seguirá siendo un eje central en los próximos desarrollos del sector metalmecánico.