Guía de diseño de máquinas CNC: maximizar sus resultados

El mecanizado CNC es un proceso de fabricación versátil que puede producir una amplia gama de piezas con alta precisión y repetibilidad.piezas complejas para diversas industrias, incluidos los sectores aeroespacial, automotriz, salud y electrónica.

Pero aquí está el giro: lograr la perfección en el mecanizado CNC no se trata sólo de la maquinaria. Es una forma de arte, que requiere un buen ojo para el diseño y una comprensión profunda del proceso.Descubrimos los secretos del diseño de maquinaria CNCDesde las mejores prácticas generales hasta consejos a medida para diferentes operaciones CNC, nos sumergiremos en cómo esculpir sus diseños para un máximo rendimiento CNC.Bienvenido a la intersección de la innovación y la precisión, donde cada guía que compartimos es un paso hacia la excelencia de fabricación.

¿Qué es el mecanizado CNC?

En el mecanizado CNC, el desarrollo de una pieza progresa desde el concepto inicial hasta la forma física mediante un proceso preciso y tecnológicamente avanzado.un diseñador CNC crea el diseño utilizando un software CAD avanzadoEste diseño se convierte posteriormente en código G, el código de directiva para máquinas CNC.la máquina CNC utiliza herramientas de corte especializadas para esculpir metódicamente la pieza a partir de un bloque sólido.

Las máquinas CNC, como las fresadoras verticales y horizontales y los tornos, pueden operar en varios ejes.YEl mecanizado de 5 ejes puede trabajar a lo largo de los tres ejes lineales y alrededor de dos ejes de rotación para crear componentes más complejos.

El proceso de fabricación subjetiva permite la producción de piezas de alta precisión y complejas en diversos materiales como metales, plásticos y compuestos.y escalable lo que lo hace aplicable en la creación de prototipos, producción única y producción a gran escala.

Directrices de diseño CNC: consejos para reducir costos

Comprender lo que es el mecanizado CNC establece la base para apreciar la importancia de adherirse a las prácticas de diseño.Estas prácticas son esenciales para reducir los costes y mantener un alto nivel de calidad y precisión.

Guías comunes de diseño para el mecanizado CNC

Evite las superficies no planas y los ángulos de proyección

Las superficies de ángulo no planas y de calado son complejas y difíciles de maquinar, lo que puede resultar en velocidades de corte más lentas, tiempos de mecanizado más largos y mayor desgaste de la herramienta.Estas superficies pueden dificultar el logro de una calidad de pieza constante y una tolerancia estrecha.Para evitar las superficies no planas y los ángulos de proyección en su diseño:

• Utilice geometría simple y plana siempre que sea posible.
• Utilice filetes y radios para suavizar las esquinas afiladas y reducir el número de superficies complejas.
• Incorpore ángulos de corriente en su diseño para permitir la fácil eliminación del material y reducir el desgaste de la herramienta durante el mecanizado.

Aumentar el tamaño de los filetes internos

Los filetes internos son esquinas redondeadas o transiciones dentro de una pieza que pueden reducir las concentraciones de tensión y mejorar la resistencia de la pieza.El aumento del tamaño de estos filetes mejorará la calidad y la eficiencia de la operación de mecanizado mediante::

• Reducción de las fuerzas de corte y el desgaste de la herramienta durante el mecanizado.
• Mejora de la eliminación de astillas y del flujo de material durante el corte.
• Reducción de la probabilidad de rotura de las herramientas y desgaste prematuro de las mismas.
• Mejorar el acabado de la superficie y la calidad de las piezas.

Añadir subcortes a las esquinas afiladas

Un diseño optimizado para el mecanizado CNC permitirá:

• Reducir las fuerzas de corte y el desgaste de las herramientas.
• Mejorar la eliminación de astillas y el flujo de material durante el corte.
• Reducir la probabilidad de que la herramienta se rompa y se desgaste prematuramente.
• Mejorar el acabado de la superficie y la calidad de la pieza.

Sin embargo, la creación de cortes subterráneos puede ser una tarea compleja y desafiante, ya que puede ser difícil de alcanzar con herramientas de corte estándar.Las piezas de corte de la máquina pueden requerir herramientas especializadas o mecanizado de varios ejes.. Minimizar el tamaño y la complejidad de los recortes puede ayudar a lograr mejores resultados.

Utilice las tolerancias estándar

Las tolerancias estándar aseguran que las piezas CNC terminadas cumplan con las especificaciones y requisitos funcionales deseados.

Al especificar tolerancias estándar de mecanizado CNC, los fabricantes pueden reducir la necesidad de operaciones secundarias y mejorar la eficiencia general del proceso de mecanizado.

Texto y letras

Al crear texto o letras, la herramienta debe ser capaz de mantener un ancho, altura y espaciamiento constantes durante todo el proceso de mecanizado.Cualquier variación en estos factores puede dar lugar a un producto final que no cumple con las especificaciones de diseño.

Es necesario tener en cuenta la fuente y el tamaño del texto o letras. Texts that are too small may be difficult to read or they may not meet the desired specifications while texts that are too large may cause tool deflection or affect the accuracy and precision of the machining processPara hacer frente a estos desafíos, algunas buenas prácticas de diseño recomendadas por ingenieros y diseñadores:

• Utilice fuentes estándar adecuadas para el proceso de mecanizado
• Evite letras demasiado complejas o finas
• Especifique un tamaño de fuente más grande
• Opte por una fuente con un ancho, altura y espaciado más consistentes
• Considere cuidadosamente la orientación del texto en relación con la pieza de trabajo
• Ajuste la herramienta en consecuencia para mantener una altura, un espacio y una velocidad de corte constantes.

Tamaño de la pieza

Las máquinas CNC tienen capacidades diferentes en función de su tamaño y capacidad. Algunas máquinas pueden ser demasiado pequeñas para acomodar piezas grandes, mientras que otras pueden no ser capaces de manejar piezas que son demasiado pequeñas.Como resultado, las piezas a diseñar deben considerar cuidadosamente el tamaño de la pieza y elegir la máquina adecuada en consecuencia.

Además del tamaño de la máquina, el tamaño de la pieza también puede afectar la velocidad del proceso de mecanizado.Las piezas más grandes tienen un tiempo de mecanizado más largo y costos de producción más altos porque los ingenieros necesitan eliminar más material durante el mecanizado en comparación con las piezas más pequeñas.

Elige un material más suave

Los materiales más blandos son más fáciles de mecanizar, lo que resulta en velocidades de corte más rápidas, menor desgaste de la herramienta y tiempos y costos de mecanizado más bajos.que son menos propensos a agrietarse o deformarse durante el proceso de mecanizadoNo obstante, sólo se debe elegir un material blando si el uso previsto y la aplicación final del producto lo permiten.

Reducir al mínimo los cambios de herramientas y las configuraciones de trabajo

Una mayor necesidad de cambios de herramientas y de mantenimiento del trabajo durante un ciclo de mecanizado dará lugar a un proceso que consume mucho tiempo y es costoso.Puede considerar los siguientes consejos para minimizar los cambios de herramientas y configuraciones:

• Las piezas con características y geometrías similares pueden ser mecanizadas CNC utilizando una sola herramienta de corte.
• Reducir las configuraciones requeridas mediante el diseño de piezas con orientaciones consistentes o el uso de accesorios modulares que puedan acomodar varias piezas.
• Utilice herramientas de corte multifuncionales que puedan realizar múltiples operaciones con un solo cambio de herramienta.

Para piezas de fresado CNC

Manténgase disponibleHerramientas de corte CNCEn mente

La optimización de las piezas CNC para reducir los costos y los plazos de entrega implica alinear los diseños con las capacidades de las herramientas de fresado CNC estándar.Al elegir diseños que se ajusten al tamaño y las capacidades de estas herramientas estándar, la necesidad de herramientas personalizadas o especializadas puede reducirse significativamente.

Un ejemplo práctico es el diseño de los filetes internos.Es aconsejable evitar especificaciones que requieran un radio menor que el que las herramientas de corte CNC estándar pueden acomodar.La creación de tales características requiere cambiar a, posiblemente herramientas personalizadas, lo que podría llevar a un aumento de tiempo y costos que pueden no justificar los beneficios.mantenerse dentro de los límites de las capacidades de la herramienta estándar es una consideración clave para una producción eficiente de piezas CNC.

Evite las esquinas internas afiladas

El fresado CNC tiene limitaciones inherentes, una de las cuales es la incapacidad de crear esquinas internas afiladas. Esta limitación surge de la forma redonda de las herramientas de fresado CNC.Los ingenieros a menudo usan esquinas con radio en sus diseñosEl radio de estas esquinas debe ser al menos la mitad del diámetro del cortador de fresado. Por ejemplo, con un cortador de 1/4 ′′, el radio mínimo para los filetes no debe ser inferior a 1/8 ′′.

Para hacer frente al desafío de los requisitos de las esquinas afiladas en las piezas, se emplean enfoques de diseño específicos.

• Perforando agujeros para romper las esquinas.
• Permitiendo que los bordes afilados encajen dentro de la cavidad.
• El uso de filamentos cuando las superficies inclinadas o con corriente de aire se encuentran con paredes verticales o bordes afilados.
• El uso de molinos de extremos cuadrados o esféricos siempre dará lugar a material entre la pared y la superficie a menos que la superficie sea plana y normal para la herramienta.

Evite las ranuras o bolsillos profundos y estrechos

Una buena práctica de diseño es que la profundidad final de corte no debe exceder ciertas proporciones basadas en el material a mecanizar.la relación no debe ser superior a 15 veces el diámetro del molino de extremosEl uso de herramientas más largas es más susceptible a la desviación y a las vibraciones, lo que conduce a imperfecciones de superficie.

Además, el radio interno del filete también depende del diámetro de la herramienta de corte.entonces la profundidad no debe exceder 2Además, los molinos de extremo de alta relación longitud/diámetro pueden ser más difíciles de obtener.es aconsejable disminuir la profundidad de la ranura o característica o aumentar el diámetro de la herramienta de corte.

Diseñar el mayor radio interno permitido

El tamaño de la herramienta de corte utilizada en las fábricas CNC debe tenerse en cuenta durante la fase de diseño.

Para aprovechar al máximo las capacidades de los cortadores más grandes, diseñe sus esquinas y filetes internos con el radio más grande posible, preferiblemente mayor de 0,8 mm.

Un consejo adicional es hacer que los filetes sean ligeramente más grandes que el radio del extremo del molino, como un radio de 3,3 mm en lugar de 3,175 mm.Esto crea un camino de corte más suave y produce un acabado más fino en su pieza mecanizada.

Elige el espesor adecuado

Es importante tener en cuenta que las paredes delgadas en las piezas pueden crear desafíos significativos en el proceso de mecanizado, especialmente en términos de mantenimiento de la rigidez y la precisión de las dimensiones.Para evitar estas dificultades, se pueden diseñar paredes con un espesor mínimo de 0,25 mm para componentes metálicos y 0,50 mm para piezas de plástico, ya que pueden soportar los rigores del proceso de fabricación.

Para piezas giratorias CNC

Evite las esquinas internas afiladas

Las esquinas internas y externas afiladas en el diseño de una pieza pueden ser un desafío durante el mecanizado.

• Se han utilizado radios de las esquinas internas, proporcionando una transición gradual para que la herramienta se mueva sin problemas.
• Incorpore un ligero ángulo en las paredes laterales empinadas para eliminar las esquinas internas afiladas.
• Simplificar el proceso de mecanizado reduciendo el número de operaciones necesarias con una sola herramienta.

Evite las partes largas y delgadas

La inestabilidad es una preocupación común cuando se trata de piezas largas y delgadas. La pieza giratoria puede chatear fácilmente contra la herramienta, creando un acabado imperfecto.hacer uso de los siguientes consejos de diseño CNC.

• Incorpore un taladro central al final y use un centro para mantener la pieza girando de manera recta.
• Mantenga la relación longitud/diámetro igual o inferior a 8:1 para minimizar el riesgo de inestabilidad durante el mecanizado.

Evite las paredes delgadas

Durante una operación de torneado CNC, tenga en cuenta la cantidad de material que se mecaniza.mientras que las paredes delgadas pueden resultar en una disminución de la rigidez y dificultad para mantener tolerancias ajustadas.

Como regla general, el espesor de la pared de las piezas giradas debe ser de al menos 0,02 pulgadas para garantizar la estabilidad y la precisión durante el proceso de fabricación.

Para piezas de perforación

Profundidad óptima del agujero

La profundidad ideal de un agujero perforado debe equilibrar la estabilidad de la herramienta y la resistencia del material que se mecaniza.La perforación demasiado poco profunda puede resultar en una unión débil y reducir la fuerza de retención de los tornillos, mientras que la perforación demasiado profunda puede causar que la broca se rompa o se doble, lo que conduce a una precisión y un acabado superficiales deficientes.

Para determinar la profundidad óptima del agujero, hay que tener en cuenta el tamaño de las brocas, la dureza y el grosor del material, la resistencia requerida para la aplicación prevista,y la estabilidad general de la configuración de la máquinaSe recomienda perforar el agujero lo suficientemente profundo como para acomodar el tornillo o el sujetador, dejando algo de material para el soporte.entonces el agujero debe ser perforado más profundo para permitir el sumidero.

Distinguir entre agujeros y agujeros ciegos

Comprender la diferencia entre los agujeros transparentes y los agujeros ciegos es importante, ya que ambos requieren diferentes técnicas y herramientas de perforación.

Un agujero a través es un agujero que se extiende completamente a través de la pieza de trabajo de un extremo al otro.A través de los agujeros son aplicables en la fijación, montaje y encaminamiento de componentes eléctricos y mecánicos.

Los agujeros ciegos, por el contrario, no atraviesan toda la pieza y se detienen a una profundidad determinada.o bolsillos dentro de la pieza de trabajo y son generalmente más difíciles de producir que a través de agujerosLos agujeros ciegos requieren perforaciones CNC especiales y velocidades de corte para garantizar que el borde de corte no rompa la parte inferior de la pieza.

Evite agujeros parciales

Un agujero parcial se produce cuando el taladro no penetra completamente en el material y puede ser causado por varios factores, como la rotura del taladro, la selección incorrecta del taladro,o parámetros incorrectos como la velocidadPor lo tanto, usted debe seleccionar la broca adecuada, mantener los parámetros correctos, y utilizar líquido refrigerante para disipar el calor.

Evite perforar las cavidades

Al perforar, tenga en cuenta que el cruce de agujeros con cavidades existentes en las piezas puede comprometer su integridad estructural.Puede evitar esto colocando los puntos de perforación lejos de las cavidades existentesSin embargo, si el agujero perforado debe atravesar la cavidad, una práctica de trabajo es asegurarse de que su eje central no se cruce con él para mantener la estabilidad de la pieza.

Tamaño del taladro estándar de diseño

Optimice su diseño para tamaños de taladro estándar para ahorrar tiempo y dinero, y que sea más fácil para los talleres de máquinas para producir su pieza sin necesidad de herramientas personalizadas costosas.

Considere el uso de un tamaño de taladro estándar como 0.12 en lugar de un tamaño más preciso, pero menos común como 0.123 también, trate de limitar el número de diferentes tamaños de taladro utilizados en su diseño CNC,Como los tamaños múltiples aumentan el tiempo y el esfuerzo necesarios para los cambios de herramientas durante el proceso de mecanizado.

Especifique los agujeros roscados

Un orificio roscado permite la fijación de pernos, tornillos y otros sujetadores roscados.Asegúrese de especificar la profundidad correcta del hilo de modo que la fijación roscada tiene suficiente compromiso para mantener la parte juntosCuanto más profundo sea el hilo, más fuerte será el agarre del sujetador.

El tipo de material puede afectar al tipo de hilo. Por un lado, los materiales blandos pueden requerir un hilo más superficial. Por otro lado, los materiales más duros pueden necesitar un hilo más profundo.

Al especificar los agujeros roscados en un dibujo, use callouts de hilo claros y precisos para garantizar el estándar, el tono y la profundidad correctos del hilo.Asegurar un espacio libre suficiente para la instalación y extracción de la fijación roscada sin atar o quitar el hilo.

Evite las grietas profundas

Otro consejo crucial para obtener resultados precisos y precisos es evitar los grifos profundos. Cuanto más largo sea el grifo, mayor es el riesgo de que vibre y vague durante el funcionamiento.que conduce a imperfecciones en el producto finalUn grifo que exceda 3 veces su diámetro es profundo y puede suponer un desafío significativo.

Sin embargo, en muchos casos, incluso un grifo que tenga un diámetro 1,5 veces mayor proporcionará un amplio compromiso del hilo, eliminando así la necesidad de un grifo profundo.El uso de grifos profundos aumenta el riesgo de que se rompan las herramientas, hilos defectuosos y disminución de la precisión, por lo que es un aspecto indeseable del diseño de mecanizado CNC.