La definición de mecanizado CNC
En términos generales, el mecanizado de control numérico por computadora (CNC) es una técnica de fabricación por deducción que produce piezas terminadas mediante la eliminación de capas de bloques sólidos llamados espacios en blanco. Fresado CNC, uno de los principales tipos de mecanizado CNC, que utiliza herramientas de corte que giran a velocidades de varios miles de revoluciones por minuto (RPM) para eliminar material con precisión hasta lograr una forma general. Además del fresado, el mecanizado CNC también puede utilizar tornos y taladros para producir piezas o funciones.
Como proceso de fabricación controlado por computadora, el mecanizado CNC produce piezas basadas en un modelo de diseño asistido por computadora (CAD), que se envía a la máquina herramienta CNC a través del software de fabricación asistida por computadora (CAM).
Las máquinas herramienta CNC operan en un número variable de ejes. La máquina herramienta CNC tradicional de tres ejes puede cambiar la operación y las partes de trabajo de los tres ejes lineales X, Y y Z. Esta técnica es más efectiva para partes relativamente simples y poco profundas. Una máquina herramienta de cinco ejes puede trabajar tanto con tres ejes lineales como alrededor de dos ejes giratorios. Este corte más complejo y profundo se puede realizar, ampliando el potencial de diseño de la pieza.
Debido a su alta precisión, alta velocidad y alto grado de automatización, el mecanizado CNC se ha convertido en uno de los procesos de fabricación sustractiva más utilizados. Uno de los usos más habituales de esta tecnología es la realización de prototipos metálicos, ya que actualmente es uno de los métodos más efectivos para producir pequeñas series o piezas metálicas individuales. Mecanizado CNC también es altamente escalable, lo que significa que puede usarse para producción única y prototipos, así como para producción de lotes pequeños o grandes.
El mecanizado CNC brinda muchas ventajas a los fabricantes, incluido un alto nivel de automatización, una confiabilidad notable, repetibilidad y alta precisión geométrica. El proceso también proporciona un excelente acabado superficial para las piezas y proporciona una estabilidad distinguida.
Afortunadamente, si estas restricciones se tienen en cuenta en el proceso de diseño, el tiempo y el costo de producción pueden reducirse y el proceso de fabricación también puede optimizarse.
Restricción de diseño de mecanizado CNC
El mecanizado CNC es un proceso de fabricación popular porque puede producir una amplia variedad de piezas, desde formas simples hasta estructuras complejas. Sin embargo, como toda tecnología de fabricación, el mecanizado CNC también tiene algunos limitaciones de diseño. Los desglosamos de la siguiente manera para asegurarnos de que sus productos estén diseñados de manera óptima para cumplir con nuestras capacidades de mecanizado CNC.
tolerancia
Al enviar un diseño de producción, es útil incluir un rango aceptable o tolerancias de las dimensiones de cada pieza. Las tolerancias deben confirmarse para cumplir con los requisitos funcionales de una pieza determinada.
Si bien el mecanizado CNC puede lograr tolerancias muy estrictas, es importante recordar que las tolerancias más estrictas que nuestros estándares de servicio a menudo resultan en tiempos de producción más prolongados y costos más altos.
Si no se especifica una tolerancia específica en el diseño del producto, Rapid direct mantiene una tolerancia estándar de +/- -0,005 para piezas de metal y +/- 0,010 para piezas de plástico. Son posibles tolerancias más estrictas, aunque puede llevar más tiempo implementarlas porque la tasa de RPM debe reducirse para considerar la mayor precisión.
ángulo
Con Fresado CNC, es importante saber que todos los bordes verticales internos o paredes tendrán un radio, no un ángulo recto. Esto se debe a que las herramientas utilizadas en el fresado CNC son cilíndricas, lo que significa que no pueden producir bordes rectos. Este tipo de esquina se llama filete de esquina interior.
Al diseñar piezas, tener en cuenta los filetes de las esquinas interiores puede hacer que el proceso de producción sea más eficiente. Por ejemplo, se recomienda especificar un radio no estándar para permitir que la herramienta corte y gire libremente sin tener que detenerse y reposicionarse. Además, el fresado de esquinas redondeadas con un radio más grande es más rápido y económico que un radio más pequeño.
socavaduras
Dado que no se pueden utilizar fresas estándar para el procesamiento, se debe evitar el uso de muescas para las piezas cuando se mecaniza con CNC. En primer lugar, si la geometría del chaflán no tiene una dimensión estándar, se debe producir una herramienta de procesamiento personalizada, lo que aumentará considerablemente el tiempo y el costo del procesamiento. Por lo tanto, si es necesario recortar una pieza personalizada, asegúrese de que tenga las dimensiones estándar.
En segundo lugar, debido a que la longitud de la herramienta CNC es limitada, el socavado no puede hacerse demasiado profundo. Si es demasiado profundo o la posición es difícil de alcanzar, será imposible producirlos porque las herramientas CNC no pueden acceder a ellos.
Espesor de pared
El mecanizado CNC, al igual que otros procesos de fabricación, es importante para garantizar que el diseño de su pieza cumpla con el espesor de pared mínimo. En general, se recomienda elegir lo más grueso posible y evitar paredes muy finas o con relieves. Esto se debe a que las características delgadas o delgadas de las herramientas CNC son fáciles de causar vibraciones, lo que puede causar interrupciones o daños.
El grosor de pared mínimo estándar para metales mecanizados CNC es de 0,030” (~0,76 mm) y de 0,060” (~1,5 mm) para plásticos.
Hilo
Si una parte ha sido maquinada a su tamaño y forma especificados, agregando hilos es posible mediante el uso de machos de corte, machos de formación o fresas de roscar. Al diseñar sus piezas, es útil elegir el tamaño de rosca más grande posible porque los machos más pequeños tienen un mayor riesgo de agrietarse durante el proceso de producción.
Si es posible, evite también las roscas profundas, ya que los agujeros profundos generarán mayores costos de producción (si se requieren herramientas personalizadas). Del mismo modo, apegarse a los tamaños de rosca personalizados en el diseño de su pieza puede ayudar a reducir los costos y el tiempo de producción.
Fresado CNC
En guía rápida, ofrecemos una serie de servicios de mecanizado CNC, incluido uno de los procesos CNC más comunes: Fresado CNC. En el proceso de fresado CNC, se instala un material en blanco en la máquina herramienta, donde se gira una herramienta de corte (como una fresa de extremo) para cortar la materia prima. Estas herramientas giran a velocidades extremadamente rápidas, miles de rotaciones por minuto (RPM) para eliminar el material de la pieza final.
Consejos rápidos para el fresado CNC
Insista en ángulos internos redondeados: es imposible crear un ángulo interno agudo porque se utilizan herramientas giratorias redondas durante el fresado CNC.
Utilice el radio más grande posible: cuanto más grande sea la herramienta utilizada, más rápido se podrá eliminar el material. Asegúrese de que el radio interno más grande posible esté integrado en el diseño para facilitar el proceso de fresado.
Torneado CNC
Se instala una pieza bruta de material en un mandril giratorio durante el proceso de torneado CNC. Cuando la herramienta fija está funcionando, el mandril moverá la pieza. Tornos CNC son muy adecuados para producir piezas simétricas a lo largo del eje central. Suelen ser más rápidos y económicos que los productos de fresado CNC.
Consejos rápidos para torneado CNC
manténgase alejado de ángulos internos agudos: al igual que con el fresado CNC, el torneado CNC también puede procesar filetes externos e internos.
Simétrico, pero no demasiado delgado o demasiado largo: si una pieza está diseñada para ser demasiado larga o demasiado delgada, la rotación se volverá inestable durante el proceso de producción, lo que causará problemas de fabricación.
Selección de materiales
Como proceso de fabricación sustractiva, el mecanizado CNC produce piezas a partir de una pieza de materia prima (metal o plástico). Este bloque se llama el material en blanco. Independientemente del material que utilice, la elección del tamaño de material en blanco correcto es un proceso de producción crucial. En general, es aconsejable elegir una pieza en bruto cuyo tamaño sea al menos 0,125″ (~0,3 cm) más grande que la dimensión final de la pieza para explicar la inconsistencia de las materias primas. Mientras tanto, evite usar espacios en blanco demasiado grandes para minimizar el desperdicio de material.
Rieles
En términos generales, los metales con alta tenacidad son más fáciles de mecanizar porque las fresadoras CNC pueden cortarlos más fácilmente y alcanzar velocidades más altas. Por ejemplo, el latón es uno de los metales más fáciles de procesar debido a su buena ductilidad. La razón por la cual la aleación de aluminio también es muy adecuada para el mecanizado CNC es el rápido tiempo de producción.
polímero
Aunque el procesamiento de termoplásticos es posible, las propiedades materiales de los polímeros aún presentan desafíos para el procesamiento CNC. En primer lugar, debido a la baja conductividad térmica, muchos termoplásticos se derriten o se doblan cuando entran en contacto con fresadoras CNC o brocas. Sin embargo, para aquellas piezas que no tienen ningún requisito de resistencia y dureza del metal, los termoplásticos pueden proporcionar una alternativa más económica.
Procesamiento de superficies de mecanizado CNC
El posprocesamiento es el paso final en los procesos de mecanizado CNC. En guía rápida, proporcionamos una gran cantidad de tratamientos superficiales para completar sus piezas finales y hacer que cumplan con sus requisitos específicos. Cabe señalar que en el mecanizado CNC, el procesamiento posterior es opcional porque la calidad de las piezas procesadas ya es muy alta (ver As-milled).
Anodización (Tipo II o Tipo III)
El anodizado ofrece excelentes piezas mecánicas resistentes a la corrosión, aumentando la dureza y la resistencia al desgaste de la superficie, además de disipar el calor. El anodizado es el acabado de imprimación y pintura superficial más común porque proporciona un tratamiento superficial de alta calidad. La guía rápida ofrece dos tipos de anodización: Tipo II, que es resistente a la corrosión; El tipo III es más grueso y aumenta una capa de resistencia al desgaste. Ambos procesos de anodizado permiten una amplia gama de acabados de color.
Fresado
Como pulidor de superficie de esmerilado, proporciona piezas de recambio más rápidas y no requiere un tratamiento posterior al procesamiento. El acabado superficial de las piezas rectificadas es equivalente a 125 µin Ra, pudiendo aumentarse el requisito a 63, 32 o 16 µin Ra. Las marcas menores de herramientas aún pueden ser visibles en la última parte.
recubrimiento en polvo
El recubrimiento en polvo se rocía directamente sobre las piezas procesadas en el proceso de rociado de polvo. Luego, la parte recubierta se cuece en un horno para formar una capa duradera, resistente al desgaste y a la corrosión. Existe una amplia gama de colores opcionales en el proceso de recubrimiento en polvo.
Explosión de cuentas
El granallado consiste en soplar pequeñas perlas de vidrio sobre la superficie de la pieza procesada de forma controlada. El resultado de esta técnica es una superficie lisa con textura mate. En el proceso de rebordeado, se aplican diferentes materiales, como arena, granate, cáscaras de nuez y perlas de metal, para limpiar las piezas o prepararlas para el tratamiento superficial posterior.
Consejos rápidos para maximizar sus piezas de mecanizado CNC
Simplificar el diseño de productos.
Si es posible, simplificando el diseño de los productos generalmente conducirá a tiempos de producción más rápidos y costos más bajos. El motivo es que para la creación de estructuras y superficies complejas se utilizarán muchos cortes pequeños, que requieren un tiempo de ejecución más largo que los cortes más grandes y sencillos sobre una superficie plana.
Reducir los cambios de herramientas
Según los consejos, simplificar el diseño y asegurarse de que integre tamaños consistentes de radio de esquina interior y orificios puede reducir drásticamente el tiempo de mecanizado. En otras palabras, si es posible, usar el mismo tamaño reducirá el número de reemplazos de herramientas, y cada reemplazo de herramienta costará más tiempo y dinero.
Elige correctamente los materiales
Como se mencionó en la guía anterior, la elección del material puede tener un gran impacto en el tiempo de producción y el costo del mecanizado CNC. Si es posible, elegir materiales con buena trabajabilidad, como el latón o el aluminio. Para aquellas aplicaciones que no requieren la dureza y resistencia del metal, el mecanizado CNC de materiales plásticos también puede ayudar a reducir costos, porque los materiales en bruto son más baratos.
Tenga en cuenta las tolerancias y el espesor de la pared.
Las tolerancias más altas y las paredes más delgadas a menudo causan costos más altos en el mecanizado CNC, ya que se requerirá tiempo para lograr cortes de mayor precisión. Si su producto o componente tiene un rango de tolerancia permitido, elija una tolerancia más baja para reducir el tiempo y el costo de producción. Lo mismo es cierto para el grosor de la pared: si es posible, elija una asignación de grosor de pared mayor.
Insista en terminar en una superficie
Procesamiento de superficies suele ser la etapa final del proceso de mecanizado CNC, que también puede afectar el costo de todo su proyecto. Elegir una sola superficie para su pieza o producto puede brindarle una mejor eficiencia de tiempo y costos. Si se requieren múltiples tratamientos superficiales, todavía ayuda a reducir la cantidad de diferentes tratamientos superficiales requeridos.