Directrices de diseño completas para el mecanizado CNC

El mecanizado CNC ha ganado terreno en la industria manufacturera como una de las formas más versátiles y fiables de fabricar piezas y productos. Este proceso facilita la fabricación de una amplia gama de materiales, incluidos metales, plásticos y compuestos.

Sin embargo, aunque el mecanizado CNC es versátil y productivo, el conocimiento del proceso de diseño y de las operaciones de la máquina sigue siendo importante si se quieren fabricar productos de alta calidad. Por eso, en esta guía de diseño para el mecanizado CNC, analizaremos todo lo que necesita saber sobre el diseño y las directrices del mecanizado CNC. Así que siga leyendo.

Reglas básicas al diseñar para el mecanizado CNC

Aquí hay algunas reglas básicas a tener en cuenta al diseñar para el mecanizado CNC.

• Diseñe piezas para un mecanizado fácil con herramientas de gran diámetro, ya que esto ayuda a garantizar un procesamiento más rápido y a la vez asegura que no necesite herramientas especializadas;
• Las cavidades no deben ser más de cuatro veces más profundas que su ancho, ya que esto hace que el mecanizado sea un poco más difícil;
• Tenga en cuenta la dirección principal que permite su máquina, así como su número estándar de ejes, al realizar su diseño para evitar complicaciones;
• No use tamaños inferiores a 20 puntos al mecanizar texto para evitar errores dentro del texto grabado.

Restricciones de diseño para el mecanizado CNC

Es cierto que el mecanizado CNC es versátil y no todos los diseños son posibles. En otras palabras, hay limitaciones y restricciones que debe conocer para garantizar un mecanizado sin problemas. Las dos principales restricciones de diseño CNC son:

Geometría de la herramienta

La mayoría de las herramientas de corte CNC tienen una longitud de corte limitada. También vienen todas en formas y geometrías cilíndricas. Al retirar material de una pieza, estas herramientas de corte transfieren su geometría cilíndrica a la pieza. Por eso las esquinas internas de una pieza siempre tienen un radio, independientemente del tamaño de la herramienta de corte.

Acceso de la herramienta

El acceso de la herramienta se convierte en una preocupación importante cuando se trabaja en una pieza con una relación profundidad-ancho considerable. Esta preocupación se debe a que las máquinas CNC cortan aplicando las herramientas de corte sobre la pieza desde arriba.

En otras palabras, sería difícil mecanizar una pieza inaccesible desde el ángulo superior. La única excepción a esta regla ocurre durante el mecanizado de contrasalidas para piezas mecanizadas por CNC

Alinear las características de su pieza o componente con una de las seis direcciones principales es una forma de mitigar este desafío del acceso de la herramienta. Además, usar un mecanizado CNC de cinco ejes con una excelente capacidad de sujeción de la pieza significa que el acceso de la herramienta ya no está restringido.

Directrices de diseño para el mecanizado CNC

En el mundo del mecanizado CNC, no hay un conjunto de estándares generalmente aceptado. Esto se debe principalmente a que la industria y las máquinas utilizadas están en constante evolución. Sin embargo, algunas buenas prácticas y recomendaciones ayudarían a garantizar que la calidad de su diseño se mantenga de primer nivel. Estas recomendaciones incluyen:

1. Bordes internos

El radio de la esquina vertical debe ser al menos un tercio de la profundidad de la cavidad al crear bordes internos. Puede usar una herramienta de diámetro que tenga la profundidad de cavidad aconsejada si usa los radios de esquina indicados.

Los radios de esquina ligeramente superiores al valor aconsejado le permiten cortar a lo largo de una trayectoria circular en lugar de un ángulo de 90 grados, produciendo un acabado superficial con un mejor nivel de calidad. Se aconseja emplear una contrasalida en T (T-bone) en lugar de reducir el radio de la esquina si necesita un ángulo de 90 grados.

2. Orificios

Para crear orificios, los operarios pueden utilizar brocas o equipos de fresa de extremo. Es mejor usar tamaños de brocas estándar, medidos en unidades métricas o imperiales, como guía al determinar el diámetro de los orificios en su diseño.

Técnicamente, cualquier dimensión superior a un milímetro es viable. Los operarios de máquina usan escariadores y equipos de mandrinado para completar orificios que necesitan estar dentro de tolerancias precisas. Es mejor utilizar un diámetro estándar para orificios que requieran gran precisión y que sean menores de 20 milímetros.

Al diseñar piezas para el mecanizado CNC, cuatro veces el diámetro nominal es la profundidad máxima propuesta para cualquier orificio, pero 40 veces esta cantidad es factible. El diámetro nominal es típicamente 10 veces la relación.

3. Roscas

El tamaño mínimo de rosca utilizado al desarrollar artículos mecanizados por CNC es M2, pero M6 o superior suele ser lo ideal. Los operarios pueden limitar el peligro de rotura del macho utilizando máquinas de roscado CNC para cortar roscas tan pequeñas como M6.

La longitud mínima de la rosca debe ser 1,5 veces el diámetro nominal, mientras que la longitud recomendada es tres veces la normal. Para cualquier rosca menor de M6, debe añadir una longitud sin roscar en el fondo del orificio que sea 1,5 veces el diámetro nominal. Roscar el orificio en toda su longitud es lo mejor para roscas mayores de M6.

4. Cavidades y bolsas

Dado que las herramientas de fresa de extremo tienen una restricción en su longitud de corte, la profundidad de cavidad recomendada por la industria en cualquier diseño es cuatro veces su ancho. Una relación profundidad-ancho menor daría lugar a una mayor evacuación de virutas, deflexión de la herramienta y vibración.

¿Su diseño CNC requiere mayores profundidades? Una forma de resolver este desafío es usar una profundidad de cavidad variable y una herramienta especializada.

5. Texto pequeño o en relieve

Es posible que necesite marcar las piezas con números de pieza o nombres de empresa. Añadir texto se ve realmente genial en el diseño CNC personalizado, pero requiere mucho tiempo procesarlo. El grabado electroquímico o el marcado láser suele ser mejor.

Mejores prácticas al diseñar piezas con mecanizado CNC

Mantener las mejores prácticas, así como conocer los fundamentos del mecanizado CNC, ayuda a garantizar que la pieza o el producto sean de alta calidad. Con eso en mente, aquí hay algunas mejores prácticas que debe tener en cuenta al diseñar piezas para el mecanizado CNC según el tipo de mecanizado.

1. Diseño para el fresado CNC

El fresado CNC es una técnica de mecanizado que retira rápidamente material de la materia prima utilizando fresas redondas para obtener una forma deseada. Las fresadoras vienen en muchos diseños diferentes, que van desde 3 ejes hasta 12 ejes.

1.1 Herramientas de corte comúnmente disponibles

Considere las muchas herramientas frecuentemente accesibles para el fresado CNC al crear sus ideas de diseño de piezas CNC, como las fresas de extremo. El costo y el plazo de entrega se reducirían considerablemente si es posible producir las características y la geometría requeridas usando herramientas comunes.

Además, considere los tamaños estándar de las herramientas al crear su diseño, ya que un diseño con un radio menor que el estándar daría lugar a complicaciones de diseño y costos.

1.2 Evite las esquinas internas afiladas

Es imposible lograr esquinas afiladas con una herramienta de fresado. La razón es que la herramienta de corte utilizada aquí es redonda. Para usar una fresadora CNC, sus esquinas necesitan tener radios, que deben ser mayores que la fresa utilizada para crearlas. Idealmente, el diámetro de la herramienta de corte será el doble del radio que está creando.

Los redondeos también son necesarios cuando una superficie inclinada o con ángulo de desmoldeo se encuentra con una pared vertical o un borde afilado. A menos que la superficie sea plana y normal a la herramienta, una fresa de extremo cuadrado o de extremo esférico siempre dejará material entre la pared y la superficie inferior.

1.3 Evite ranuras estrechas y profundas

Las herramientas largas a menudo vibran y se desvían, lo que da lugar a un acabado superficial deficiente. Por lo tanto, la profundidad de corte final de una fresa de extremo no debe ser más de 15 veces su diámetro para cortar plástico, 10 veces su diámetro para cortar aluminio y 5 veces su diámetro para cortar acero.

Por ejemplo, una ranura cortada en una pieza de acero mecanizada con una fresa de extremo de 0,5″ que tiene 0,55″ de ancho no debe ser más profunda que 2,75″. Dado que el radio del redondeo interno, del punto anterior, también depende del diámetro de la herramienta en este caso, cualquier radio interno debe ser mayor que 0,25″.

1.4 Diseñe con los mayores radios internos posibles

Una fresa más grande equivale a más eliminación de material por tiempo, lo que reduce el tiempo y los costos de mecanizado. Use siempre los radios internos máximos permitidos al diseñar. Cuando sea factible, evite radios menores de 0,8 mm.

Además, haga que sus redondeos sean ligeramente más grandes que el radio de la fresa de extremo; por ejemplo, use un radio de 0,130″ (3,3 mm) en lugar de 0,125″ (3,175 mm). La fresa seguirá una trayectoria más suave, dando a la superficie un pulido más fino.

2. Diseño para el torneado CNC

El torneado CNC es un proceso de mecanizado que crea piezas con simetría axial y geometría cilíndrica en un torno. El proceso implica sujetar la pieza en un plato giratorio mientras la herramienta de corte la corta hasta obtener la forma deseada. Este proceso de mecanizado da como resultado un mejor acabado superficial y tolerancias más ajustadas.

Aquí hay algunos consejos para hacer un diseño para el corte CNC usando una máquina de torneado

2.2 Evite las esquinas internas y externas afiladas

Al diseñar para el mecanizado CNC, es importante evitar las esquinas afiladas, tanto internas como externas. Añadir un radio a la esquina interna es una forma de garantizar que la herramienta no suba por una superficie mayor. Otra forma de evitar esquinas internas afiladas es inclinar ligeramente una pared lateral empinada. Con menos procesos requeridos, puede ser más sencillo mecanizar contornos con una sola herramienta de corte de torno.

2.3 Evite piezas largas y delgadas

Evite utilizar piezas torneadas largas y delgadas, ya que es más probable que giren de forma desigual y vibren contra la herramienta. Al fabricar un componente largo, intente dejar espacio para un taladro de centrado en el extremo libre y utilice un punto para mantener la pieza girando recta. Además, mantenga la relación longitud-diámetro en 8:1 o menos como regla general.

2.4 Evite paredes delgadas

Al igual que en el fresado, la eliminación excesiva de material puede causar una tensión innecesaria en el componente. Las paredes demasiado delgadas también reducirán la rigidez. Sin embargo, las paredes delgadas dificultan el mantenimiento de tolerancias ajustadas. Por eso es mejor mantener el espesor de pared de las secciones torneadas por encima de 0,02 pulgadas en su diseño para el mecanizado CNC.

2.5 Simetría de las características

Cada característica añadida a una pieza torneada generalmente necesita ser simétrica alrededor del eje de torneado. Se requerirá un mecanizado y unas configuraciones más complicados para añadir geometría o características que no sean axialmente simétricas. Los escalones, conos, chaflanes y curvas son características excelentes para el torneado.

Ocasionalmente es necesario añadir características a una pieza torneada que no sean axialmente simétricas, lo que puede requerir una operación diferente. Puede mantener un poco de simetría incluso cuando esto sea necesario.

3. Diseño para el taladrado

Este es el término utilizado para las operaciones que implican crear orificios en las piezas. Las herramientas utilizadas en esta operación presentan una punta cónica, que les permite penetrar profundamente en los materiales durante el mecanizado.

Considere las siguientes sugerencias al crear un diseño destinado al taladrado CNC.

3.1 Profundidad de orificio apropiada

El taladrado nunca debe ir más profundo que 12 veces el diámetro de la broca más cercana. La razón es que las brocas que son así de largas o más pierden rigidez, pierden la capacidad de mantener una tolerancia ajustada y son más propensas a romperse. Además, considere hacer el diámetro del orificio más grande si necesita profundizar más.

Sin embargo, si un orificio profundo es esencial, otra alternativa es taladrar desde ambos lados de la pieza. Tenga en cuenta que, dado que se requerirá una segunda configuración de mecanizado, el proceso de fabricación llevará más tiempo y costará más.

3.2 Evite orificios parciales

Dado que hay una gran probabilidad de que la punta se desvíe, es mejor evitar los orificios parciales. Pero, si solo es necesaria una parte del orificio, mantenga el eje de la broca sobre el material de modo que el componente sostenga la mayor parte del orificio.

3.3 Mantenga el eje de la broca perpendicular a la superficie

El eje de la broca debe ser perpendicular a la superficie para evitar la desviación de la punta. Una bolsa de fondo plano y poco profunda mecanizada en la superficie de un objeto redondo frecuentemente permite que la broca entre perpendicular a la superficie de la pieza. Es mejor usar un orificio piloto para resolver este desafío, aunque tomar esta decisión sería necesario durante la programación de la máquina CNC en lugar del diseño de la pieza CNC.

3.4 Evite taladrar a través de cavidades

Asegúrese de que no existan ya cavidades en la pieza al planificar las ubicaciones de sus orificios taladrados en sus ideas de diseño CNC. El orificio taladrado puede intersecar ligeramente la cavidad si es necesario, siempre que el eje central del orificio lo haga.

Obtenga sus piezas de diseño de mecanizado CNC con Sendot Technology

Aunque el mecanizado CNC es versátil, hacer mal el diseño produciría piezas de baja calidad. Esto también podría dar lugar a desperdicios así como a un costo de mecanizado CNC considerablemente más alto. Entonces, ¿cuál es la alternativa? Usar los servicios de mecanizado CNC de Sendot Technology.

¿Quiénes somos? Somos una empresa de diseño y fabricación de mecanizado CNC con años de experiencia en el diseño y la creación de productos y piezas para diferentes industrias. Nuestro taller de mecanizado CNC cuenta con una variedad de máquinas CNC que van de 3 a 5 ejes, así como un equipo de diseñadores, ingenieros y operarios profesionales listos para trabajar en su proyecto sin importar la complejidad.

Además, nuestro plazo de entrega garantiza un tiempo de comercialización más rápido. Entonces, ¿por qué esperar? Contacte con Sendot Technology para comenzar hoy con su proyecto de mecanizado CNC.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el diseño CNC?

CNC significa control numérico computarizado. Es un proceso de fabricación que implica el uso de una máquina alimentada con códigos de control para cortar una pieza hasta obtener la forma deseada.

¿Qué software se utiliza para diseñar piezas CNC?

El software de diseño utilizado para el diseño CNC se llama CAD (diseño asistido por computadora). Este software crea el diseño, que luego se transfiere al CAM (fabricación asistida por computadora). El CAM convierte entonces el diseño en un código G, el lenguaje que entienden las máquinas CNC.

¿Cuáles son los criterios para diseñar máquinas herramienta CNC?

La velocidad, la rigidez, la capacidad de carga y la vida útil de la herramienta son los cuatro factores principales que debe considerar al diseñar máquinas herramienta CNC. Las máquinas CNC construidas con guías LM suelen ser más rápidas, pero son ideales para aplicaciones de servicio más ligero.