El diseño de máquinas herramienta implica el diseño, construcción y construcción de máquinas herramientas utilizadas para una variedad de propósitos industriales. Los tipos de máquinas herramienta que se utilizan comúnmente en las industrias actuales incluyen tornos, taladradoras y fresadoras, así como también máquinas de transferencia, rectificado y bruñido. Cada diseño de máquina herramienta debe tener en cuenta la carga que deberá manejar la máquina, quién utilizará la máquina herramienta y las tensiones en los componentes clave, así como sus requisitos de potencia y qué parte de su función se automatizará.
El diseñador de máquinas herramienta debe centrarse en varios aspectos clave de los distintos tipos de máquinas herramienta. El primero de ellos es el marco o chasis sobre el que se construye la herramienta. Puede ser un marco fundido, fabricado o construido que albergará todos los motores, mesas y controles que requiere la herramienta. A menudo, estos marcos se construyen de acero o hierro fundido, pero un diseño moderno de máquina herramienta también puede utilizar un marco de plástico compuesto. La función clave del marco es que debe ser capaz de resistir y amortiguar los efectos de las vibraciones, el calor y el sonido a largo plazo para que la herramienta sea más eficaz y fiable.
Otros componentes que a menudo se incluyen en el diseño de una máquina herramienta son guías y rieles, que son guías que permiten el movimiento de mesas y husillos. Existen dos formas principales de estos. El tobogán en forma de caja, o riel, es el estándar y el más fácil de construir, con buena capacidad de amortiguación y resistencia a los golpes, aunque a menudo es difícil de reparar y reemplazar. El diseño de la vía del rodillo incorpora un cojinete entre la corredera y el riel, lo que lo hace más versátil y más fácil de colocar. Sin embargo, los diseños de vías enrollables ocupan más espacio en el piso y, debido a su mayor complejidad, suelen ser más costosos de construir.
Los motores eléctricos en diseño de máquina herramienta vienen en una de tres variedades. Los motores de husillo son los más comunes y son impulsados por ejes. Los motores de alimentación dan energía a los toboganes que mueven las mesas de trabajo y, a menudo, se denominan servomotores. Los motores lineales proporcionan movimiento en una dirección lineal a través de un rotor conectado a la corredera y, por lo general, son pequeños y livianos.
El diseño de una máquina herramienta también debe tener controles, que pueden ser manuales o basados en varios microprocesadores, como el controlador lógico programable (PLC). El software que trabaja con el PLC genera una pieza de máquina herramienta utilizando programas de fabricación asistida por computadora (CAM) y software de control numérico por computadora (CNC) para ejecutar CAM y ejecutar la herramienta. Este software controla las herramientas y brocas extraíbles de carburo de tungsteno endurecido que son el punto focal del diseño de la máquina herramienta.
Se espera que el mercado de máquinas herramienta continúe creciendo, alimentando una necesidad siempre presente de graduados en diseño de máquinas herramienta. Las estimaciones indican que en el año 2015 será una industria global de $ 80.7 mil millones de dólares estadounidenses (USD), que abastecerá a naciones de Europa y Asia en industrias como la aeroespacial, la generación eólica y la automoción. El mercado de América del Norte se considera maduro, mientras que los equipos de máquina herramienta envejecidos para cortar, rectificar, bruñir, así como tornos, fresadoras y más, serán reemplazados por modelos más nuevos que tienen una gran demanda en otros lugares.