3 consejos para ayudarle a reducir el costo del mecanizado de aluminio

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Publicado el: 16 de julio de 2018 | Por Candy, Gerente de Marketing de Sendot Technology

Usted es un diseñador que vino aquí para ahorrar algo de dinero en la etapa de creación de prototipos. Diseñar cosas y fabricarlas son artes completamente diferentes. Los diseñadores apuntan a la funcionalidad y la estética, y los ingenieros de fabricación quedan con una geometría imposible después. Bueno, la situación no suele ser tan mala. La pieza es fabricable, pero los costos pueden ser mucho mayores de lo que podrían ser si la pieza se hubiera diseñado inicialmente teniendo en cuenta la forma en que se fabricaría. Veamos las piezas de aluminio CNC e intentemos reducir el costo del mecanizado de aluminio.

Aquí hay algunos consejos que debería revisar antes de llevar su producto a la etapa de creación de prototipos. Decidí ilustrar los consejos con un modelo de carcasa. Se supone que es un dispositivo simple, donde se inserta un panel en el orificio cuadrado y el dispositivo se monta con 4 tornillos. La imagen está abajo.

Consejo 1. Revise los orificios

Primero. Roscado largo

Existe una creencia errónea común de que cuanto más larga sea la rosca y el tornillo, más firmemente sujeta. Bueno, eso es completamente incorrecto. Si hace un cálculo de fuerza, verá que solo los primeros dos o tres dientes de la rosca resisten el 80 % de la fuerza. ¿Qué significa esto? Significa que no hay necesidad de hacer esos orificios largos para pernos largos.

Segundo. Orificios ciegos

Si el orificio es ciego y roscado, deje algo de espacio libre de rosca cerca del fondo del orificio. Al menos más de dos pasos. La razón de esto es que la herramienta de roscado tiene 2 zonas. La primera es para el «corte inicial». Su diámetro inicial es el mismo que el diámetro interior de la rosca y crece gradualmente hacia el diámetro exterior, de modo que la herramienta corta un poco más con cada vuelta. La segunda zona es para la calibración. Hace la rosca más precisa. Por lo tanto, la herramienta necesita algo más de espacio para cortar las últimas vueltas de la rosca por completo.

Tercero. Cuidado con los orificios profundos

La pauta general es mantenerlos no mucho más de 3 diámetros de longitud. La razón es que cuanto más profundo sea el orificio, más larga será la broca. Las brocas más largas son menos rígidas, más propensas a desviarse del eje y a producir un orificio de baja calidad. Sin embargo, para tales orificios se utiliza la llamada broca de cañón. Puede crear orificios de prácticamente cualquier longitud, pero le costará más si tiene que usarla. Por lo tanto, si tiene orificios profundos en su pieza, quizás valga la pena revisarlos. Por ejemplo, considere aumentar el diámetro si es posible. Solo para el prototipo. Le permitirá evitar herramientas especiales, pero la pieza puede conservar sus principales características funcionales.

Consejo 2. Revise las cavidades

Primero. Ángulos de 90 grados

La gente diseña piezas con cavidades. Esas cavidades tienen ángulos de 90 grados. Pero la mayoría de las piezas en tecnología de prototipos se mecanizan usando centros de fresado CNC. Esto significa que la pieza se crea cortando virutas del material bruto con una herramienta cilíndrica giratoria. Entonces, ¿cómo puede hacer un ángulo de 90 grados en un espacio confinado?  La respuesta es: no puede. Para cumplir con el diseño, el fabricante tendrá que usar la máquina perfiladora y eliminar el redondeo. En muchos casos, no necesita este ángulo. Simplemente deje el redondeo. Eliminarlo es toda una operación adicional innecesaria.

Claro, hay casos en los que necesita colocar alguna pieza correspondiente en la ranura. Pero quizás debería considerar crear los mismos redondeos en la pieza que se va a insertar. Hacerlos no hace que el programa CNC sea más difícil o más largo. Si esto no es una opción, está bien. Haga un recorte cilíndrico (mire la imagen) de al menos 1/3 de la profundidad de la cavidad. Permitirá al fabricante procesar la pieza en una fresadora y la pieza cuadrada correspondiente aún encajará.

Segundo. Evite las cavidades profundas

Ja, este fue mi error cuando  empecé a mecanizar. Estaba haciendo un gran álabe de turbina y tenía que mecanizar una parte del perfil aerodinámico. Sin embargo, el material bruto que elegí era demasiado pequeño, por lo que las plantillas se fijaron justo en el límite del perfil aerodinámico. Debido a su tamaño y curvatura, la cavidad en el medio era bastante profunda y, como no podía moverme a ningún lugar salvo dentro del perímetro del perfil aerodinámico,   o mi husillo golpearía las plantillas y sería una catástrofe, tuve que elegir una fresa de 10 mm y 150 mm de largo. Si ajustaba la profundidad de corte a más de 0,3 mm, simplemente se rompería como una ramita. Perdí 2 o tres de ellas fresando esos perfiles aerodinámicos. Así que la moraleja es: intente evitar cavidades pequeñas y profundas. De lo contrario, prepárese para comprar y perder algunas herramientas.

Tercero. Evite las paredes delgadas

Las paredes delgadas son el enemigo de todo fabricante. El mecanizado implica mucha fuerza y calor. Las paredes delgadas se dañan mucho con eso, así que si tiene algunos elementos adelgazados para evitar mucho peso, hágalos más gruesos y perfore algunos orificios en ellos en su lugar. O haga que las paredes delgadas se vuelvan más gruesas cuanto más se acerquen a su base.

Consejo 3. Revise los requisitos de la pieza

Muchos diseñadores piensan que cuanto más precisa sea la pieza o más fino el acabado superficial, mejor. Esto es una gran creencia errónea. Claro, las piezas rectificadas y pulidas se ven increíbles, brillantes y no son tan susceptibles a la corrosión; sin embargo, fabricarlas es un proceso largo y costoso. Por eso se diferencian las tolerancias de las piezas y los acabados superficiales.

Primero. Revise el acabado superficial

En la ingeniería de fabricación, todas las superficies de las piezas se dividen en dos categorías. Funcionales y secundarias. Las superficies funcionales determinan el funcionamiento de la pieza en el mecanismo; por ejemplo, el orificio central interior de la rueda de un coche es una superficie funcional porque se ajusta al chasis. Esas superficies suelen ser las superficies más precisas y finas de la pieza. Es lógico. Resisten todas las cargas y hacen todo el trabajo.

Las superficies secundarias, por otro lado, sirven como mediadoras entre las superficies funcionales o son necesarias para la resistencia de la pieza (añaden grosor). Por eso no tiene sentido hacer finas todas las superficies. Simplemente pagará 5 veces más por su pieza.

Segundo. Revise las tolerancias

Aquí la historia es la misma. ¿Por qué molestarse en rectificar y acabar todas las superficies con una precisión de 0,005 mm si no aprovecharán esa ventaja? Al diseñar una pieza, ante todo, determine sus superficies funcionales y concéntrese en ellas.

En conclusión

Hay millones de consejos para reducir los costos de mecanizado. Algunos de ellos implican el posicionamiento correcto de las cotas en el plano de la pieza, otros implican elegir o crear superficies para fijar la pieza. Hay métodos para mejorar el mecanizado sin modificar el diseño y muchas otras medidas complejas. Sin embargo, la persona que diseña el producto no tiene por qué conocerlos. Un ingeniero de fabricación sí. Pero el suyo trabaja para una empresa de externalización, así que usted tiene que asumir parte de su trabajo al menos en la etapa de diseño. Siguiendo estos consejos, disminuirá significativamente el tiempo de mecanizado de su prototipo.