Introducción al mecanizado CNC

El mecanizado CNC se aplica ampliamente para el proceso de fabricación sustractiva. En el mecanizado CNC, las materias primas se eliminan de las existencias de materiales sólidos mediante varias herramientas de corte, con el fin de crear piezas finales con geometrías diseñadas en archivos CAD. Estos materiales CNC incluyen tanto metales como plásticos. El mecanizado CNC puede producir piezas finales con alta tolerancia y excelentes propiedades, especialmente adecuadas para un uso único y producción de volumen bajo a medio con alta repetibilidad. Si bien se compara con la impresión 3D, el mecanizado CNC todavía tiene algunas restricciones naturales debido a su método sustractivo.

Método de mecanizado CNC

Hay dos métodos principales de mecanizado CNC, fresado CNC y torneado CNC, cada método tiene ventajas para diferentes geometrías de fabricación con características únicas. Otros métodos de mecanizado como el mecanizado de 5 ejes, el mecanizado de 3 ejes se pueden definir como combinaciones de estos métodos básicos.

Proceso de fresado CNC

Fresado CNCcomo la arquitectura de máquina máquina CNC más popular, normalmente son sinónimos del término mecanizado CNC. En el proceso de fresado CNC, los bloques de metal en bruto se montan en la plataforma de las máquinas CNC, y las herramientas de corte rotacionales eliminan los materiales innecesarios para las geometrías finales. Proceso básico de fresado CNC de la siguiente manera:

  1. El operador de las máquinas CNC transferirá los dibujos técnicos de los modelos CAD a una serie de comandos, que pueden ser interpretados por las máquinas CNC (código G).
  2. Los bloques de material o piezas de trabajo se colocarán en la plataforma y se cortarán al tamaño deseado. El posicionamiento y la alineación precisos son la clave de la fabricación precisa de piezas CNC, por lo que necesitamos herramientas especiales de metrología, como las pruebas táctiles, para lograr este propósito.
  3. Las herramientas de corte especializadas con alta velocidad de miles de RPM eliminarán los materiales a las geometrías deseadas. Normalmente necesitamos varias pasadas para crear la pieza diseñada, en primer lugar, quitar rápidamente los materiales del bloque para formar bloques para aproximar geometrías con menor precisión, luego una o más pasadas de acabado para producir las piezas finales.
  4. Una vez modelos con características complejas, que es difícil de alcanzar con una sola configuración mediante herramientas de corte, como las ranuras en la parte posterior, debemos voltear las piezas y repetir el paso anterior hasta que se creen las piezas finales como requisito.

Después del proceso de fresado, se requiere desbarbado para los acabados de las piezas. El desbarbado es un proceso manual de eliminación de pequeños defectos en bordes afilados. Si se especifica una tolerancia más alta en el dibujo técnico, también necesitamos inspeccionar las dimensiones críticas. Por fin, las piezas están listas para su uso o posprocesamiento.

La mayoría de los sistemas de fresado CNC tienen 3 grados lineales normales, ejes X, Y y Z. El sistema avanzado de 5 grados agrega más rotación en la cama o el cabezal de la herramienta como eje A y B. El mecanizado CNC de 5 ejes puede producir piezas geométricas complejas sin múltiples configuraciones de máquina.

Proceso de torneado CNC

Torneado CNCes un proceso, que aplica herramientas de corte estacionarias para quitar materiales de bloques en mandril giratorio. Finalmente, produzca piezas con simetría a lo largo del eje central. Normalmente, las piezas torneadas se pueden producir más rápido que las piezas fresadas a un costo menor. Los pasos principales del torneado CNC son los siguientes:

  1. El código G se generará a partir del modelo CAD diseñado, luego se seleccionarán los materiales de stock del cilindro del tamaño de diámetro adecuado y se cargarán en la máquina CNC.
  2. Las existencias de material giran a alta velocidad y las herramientas de corte estacionarias trazarán su alineación, eliminarán los materiales progresivamente hasta la geometría de diseño final. Las características de los orificios en el eje central se pueden fabricar mediante taladros centrales y herramientas de corte internas.
  3. Una vez que es necesario voltear o mover piezas complejas, repita el proceso de corte para crear las geometrías finales requeridas. De lo contrario, las piezas procesadas se pueden cortar del stock para su uso o posprocesamiento.

Sistema de torneado CNC también llamado tornos, que se aplica para la producción de piezas cilíndricas. Además, las piezas no cilíndricas también se pueden producir mediante modernos centros de torneado CNC multieje CNC, que pueden equiparse con herramientas de fresado CNC. Estos sistemas combinan alta productividad de torneado CNC con capacidad de fresado CNC para crear una amplia gama de geometrías con simetría rotacional más flexible, como árboles de levas e impulsores de compresores.

Dado que el sistema de fresado y torneado CNC es borroso, nos centraremos en el fresado CNC debido a que es un proceso de fabricación más común.

Parámetros de la máquina CNC

Los operadores de máquinas CNC determinan los parámetros de mecanizado en el proceso de generación de código G. Lo normal es el tamaño y la precisión de la construcción.

Las máquinas CNC tienen un tamaño de construcción grande, el sistema de fresado CNC puede producir dimensiones de hasta 2000 × 800 × 100 mm, el sistema de torneado CNC puede fabricar diámetros de hasta 500 mm.

El mecanizado CNC puede proporcionar piezas mecanizadas con alta precisión y tolerancia ajustada. Nuestra tolerancia estándar es una precisión de ± 0,125 mm, la tolerancia ajustada puede alcanzar una precisión de ± 0,025 mm.

Parámetros de la máquina CNC

Los operadores de máquinas CNC determinan los parámetros de mecanizado en el proceso de generación de código G. Lo normal es el tamaño y la precisión de la construcción.

Las máquinas CNC tienen un tamaño de construcción grande, el sistema de fresado CNC puede producir dimensiones de hasta 2000 × 800 × 100 mm, el sistema de torneado CNC puede fabricar diámetros de hasta 500 mm.

El mecanizado CNC puede proporcionar piezas mecanizadas con alta precisión y tolerancia ajustada. Nuestra tolerancia estándar es una precisión de ± 0,125 mm, la tolerancia ajustada puede alcanzar una precisión de ± 0,025 mm.

Herramientas de corte CNC

La máquina CNC utiliza varias herramientas de corte para crear diferentes geometrías, presentaremos la herramienta de mecanizado más común en CNC:

Herramientas de molinoincluidos los 3 tipos normales: cabeza plana, cabeza de toro y cabeza de bola. Estas diferentes herramientas de fresado se aplican para la fabricación de ranuras, ranuras, cavidades y otras paredes verticales con diferentes detalles de características. Las herramientas de cabeza esférica también se utilizan ampliamente en el mecanizado CNC de 5 ejes para crear superficies con geometrías de curvatura y libertad.

Taladrosse utilizan comúnmente para producir orificios, para diámetros no estándar, el peaje del molino de extremo de cabeza plana hundida se puede aplicar en la trayectoria helicoidal.

Cortadores de ranurastienen un diámetro de eje más pequeño que su borde de corte, esto permite que los cortadores de ranuras creen ranuras en T y otros cortes en el proceso de quitar materiales de los lados de la pared vertical.

Grifosse aplican para la producción de agujeros de rosca, esto necesita un control preciso de la velocidad lineal y de rotación. El roscado manual todavía se aplica ampliamente en algunos centros de máquinas.

Fresas de planearson herramientas de gran eficacia para la eliminación de materiales de grandes superficies planas. Pueden mecanizar áreas más grandes con menos pasadas y menos tiempo, en razón de un diámetro mayor que las herramientas normales. El planeado se encuentra a menudo en el ciclo inicial de mecanizado para preparar las dimensiones del bloque.

Complejidad geométrica y restricciones de diseño

Aunque el mecanizado CNC proporciona más libertad de diseño, a diferencia de la impresión 3D, todavía hayalgunas restricciones, las piezas con alta complejidad aumentarán los pasos de fabricación y el costo final.

La principal restricción en CNC es conectarse ageometría de herramientas de corte. Como los bordes internos de las ranuras están redondeados, porque las herramientas de corte tienen un perfil cilíndrico.

Acceso a herramientases otra restricción importante del mecanizado CNC, los materiales de bloque solo se pueden quitar en el área de alcance de las herramientas. Al igual que en el sistema de máquina CNC de 3 ejes, todas las funciones deben estar diseñadas para acceder directamente desde la dirección anterior. Los sistemas de máquinas CNC de 5 ejes pueden crear piezas más complejas, porque los ángulos entre las piezas y las herramientas se pueden ajustar para llegar a un área de difícil acceso.

Las paredes delgadas o las características finas son difíciles de crear con máquinas CNC. Las paredes delgadas son propensas a romperse debido a la vibración y la fuerza de corte en el proceso de mecanizado. Recomendamos que el grosor mínimo de la pared sea de 0,8 mm para metal y 1,5 mm para plástico.

Características de mecanizado CNC

El mecanizado CNC puede producir piezas con excelentes propiedades de material en una amplia área de materiales, incluidos todos los materiales de ingeniería. A diferencia de la impresión 3D, las piezas mecanizadas por CNC tienen propiedades físicas totalmente isotrópicas como materiales a granel. El mecanizado CNC se usa ampliamente con metales en la creación de prototipos y la producción de alto volumen. Los plásticos son más difíciles de producir debido a su baja rigidez y temperatura de fusión.

Materiales de mecanizado CNC

Materiales de mecanizado CNCEl costo varía mucho, en materiales metálicos, Aluminio 6061 es la opción más económica, que para plásticos, ABS tiene el precio más bajo. Además, las propiedades físicas de los materiales también afectan el costo total del CNC, como el acero inoxidable de metal duro es mucho más difícil de mecanizar que el aluminio.

MaterialesCaracterísticas
Aluminio 6061Buena relación resistencia-peso
Buena maquinabilidad
Dureza baja
Acero inoxidable 304Excelentes propiedades mecánicas.
Resistencia a la corrosión de Goog
Dificultad relativa de mecanizado
Latón C360Alta ductilidad
Excelente maquinabilidad
Buena resistencia a la corrosión
ABSBuena resistencia al impacto
Buenas propiedades mecánicas.
Susceptible a los disolventes.
NylonBuenas propiedades mecánicas.
Alta tenacidad
Poca resistencia a la humedad
POMAlta rigidez
Excelentes propiedades térmicas y eléctricas.
Relativamente frágil

Postprocesamiento y acabados superficiales

Las piezas mecanizadas con CNC siempre dejan marcas de herramientas visibles, el posprocesamiento es un método eficaz para mejorar los acabados superficiales, mejorar la resistencia al desgaste, la corrosión o los productos químicos y optimizar la apariencia. Nuestros principales métodos de procesamiento posterior incluyen anodizado, granallado y recubrimiento en polvo.

Beneficio del mecanizado CNC

  1. El mecanizado CNC proporciona alta precisión y repetibilidad, lo que es ideal para aplicaciones de alta gama.
  2. Los materiales CNC tienen propiedades físicas totalmente isotrópicas, lo que es adecuado para aplicaciones de ingeniería.
  3. El mecanizado CNC es el método de fabricación más eficaz para la producción de piezas de volumen medio a bajo.

Limitación del mecanizado CNC

  1. Debido al método sustractivo, el mecanizado CNC es caro o imposible para la fabricación de determinadas geometrías.
  2. El mecanizado CNC tiene un alto costo inicial que la impresión 3D, especialmente para la creación de prototipos de bajo costo en materiales plásticos.
  3. Las máquinas CNC necesitan conocimiento experto para operar, tienen un tiempo de entrega más largo (10 días) que la impresión 3D (2-5 días).