Diseño para la fabricación en mecanizado CNC: guía técnica experta

Un diseño CNC eficiente es clave para equilibrar la funcionalidad, el coste y la eficiencia de producción. Siguiendo estas pautas, puede evitar los retos de diseño comunes, mejorar la fabricabilidad y agilizar el proceso de producción. Desde minimizar las paredes delgadas y las cavidades profundas hasta establecer tolerancias razonables, cada recomendación de esta solución ayuda a simplificar el mecanizado al tiempo que se garantiza la calidad. ¡Vamos a ello!

1. Evite las cavidades y ranuras profundas

La profundidad de las cavidades y ranuras suele estar limitada por el diámetro de la herramienta de corte utilizada para mecanizar las esquinas internas. Una buena regla general es mantener la profundidad de la cavidad dentro de 3-4 veces el diámetro de la herramienta, o la profundidad de la ranura menor a 4 veces el ancho de la característica.

2. Diseñe radios de esquina internos más grandes

En el mecanizado CNC, todos los cortes internos crean esquinas redondeadas con un radio igual a la mitad del diámetro de la herramienta. Sin embargo, utilizar herramientas más pequeñas aumenta el tiempo de mecanizado. Por eficiencia, recomendamos que el radio de esquina sea mayor que un tercio de la profundidad de mecanizado. Idealmente, diseñe los radios de esquina internos más grandes posibles y mantenga un radio uniforme para todos los bordes internos, para utilizar la misma herramienta de corte en el mecanizado.

Si no se pueden utilizar radios grandes debido a los requisitos de diseño (por ejemplo, para encajar con un componente cuadrado), considere las siguientes alternativas para evitar radios de esquina internos más pequeños.

3. Evite las paredes delgadas

Las características de paredes delgadas son propensas a la vibración durante el mecanizado, especialmente en características más altas. Para las piezas metálicas, se recomienda que el espesor de pared mínimo sea de 0,5-0,8 mm, mientras que para las piezas de plástico debe ser de 1,0-1,5 mm. Si las paredes son estructurales o implican características altas, aumente el espesor en consecuencia. Para los diseños de pared delgada que sean obligatorios, combinar el mecanizado CNC con el remachado de chapa metálica es una solución rentable.

Además, para las piezas de chapa con un espesor de 6 mm o menos, recomendamos diseñar para los espesores de chapa estándar para el aprovisionamiento.

4. Evite los agujeros profundos

Tanto para los agujeros ciegos como para los pasantes, la profundidad no debe superar cuatro veces el diámetro de los agujeros, el diámetro mínimo del agujero es de 1 mm, y son preferibles los agujeros de tamaño estándar. Las brocas estándar son eficientes y precisas, mientras que los agujeros no estándar requieren fresas, aumentando los costes. Para los agujeros ciegos, tenga en cuenta que las brocas crean un ángulo cónico de 135° en el fondo, mientras que los mecanizados con una fresa son planos.

5. Utilice roscas estándar

Al diseñar roscas, priorice los tamaños estándar; cuanto más grandes sean las roscas, más fácil será procesarlas. La longitud de la rosca no debe superar tres veces el diámetro del agujero. Para el roscado de agujeros ciegos, deje al menos la mitad del diámetro del agujero como profundidad extra en el fondo.

Para los agujeros roscados o espárragos de gran diámetro, prevea un rebaje en el fondo de las roscas para garantizar que las roscas puedan apretarse completamente. Considere también utilizar insertos como espirales roscados o tuercas de cobre, que son más duraderos que las roscas desnudas, especialmente en materiales como el aluminio o el plástico, y son fáciles de instalar.

6. Minimice el número de amarres

Para garantizar la precisión del mecanizado, minimice el número de veces que se amarra la pieza. Idealmente, todo el mecanizado debería completarse en una única configuración. Si la estructura de la pieza requiere mecanizado desde diferentes orientaciones, pueden ser necesarias múltiples configuraciones o máquinas CNC multieje, aumentando los costes. Por ejemplo, el diseño de la izquierda a continuación requiere dos amarres, mientras que el de la derecha puede completarse en uno.

7. Evite las características estéticas no funcionales

Las características estéticas no funcionales, como el pulido, el anodizado, la pintura o el recubrimiento, añaden costes de posprocesamiento. A menos que sea necesario, evite estos diseños para reducir el tiempo y los gastos de mecanizado.

8. Evite diseñar características pequeñas

La mayoría de las máquinas CNC tienen un diámetro de herramienta mínimo de 2,5 mm. Cuanto menor sea el diámetro de la herramienta, más probable es que se rompa, lo que requiere avances más lentos y un mayor tiempo de mecanizado. A menos que sea necesario, evite las características pequeñas. En Sendot Technology, nuestras máquinas CNC pueden utilizar herramientas con diámetros de tan solo 0,3 mm, logrando radios de esquina finos de tan solo 0,15 mm.

9. Evite las características no mecanizables

No todas las características de diseño son viables para el mecanizado CNC. Por ejemplo, los agujeros de extremo cerrado y los agujeros en forma de U no pueden mecanizarse directamente. Los agujeros que están cerrados en ambos extremos necesitan procesarse primero como agujeros ciegos, y luego un conjunto roscado en la zona superior del agujero para hacer que el agujero quede cerrado. Además, los agujeros en forma de U necesitan procesarse dividiendo las piezas.

10. Evite el texto pequeño o en relieve

Para marcar números de pieza o logotipos, evite los diseños de texto complejos. El grabado o el marcado por láser suele ser una mejor opción. Si es necesario fresar texto, elija fuentes rebajadas en lugar de en relieve, con una profundidad no mayor de 0,3 mm y letras de tamaño adecuado.

11. Considere las rebajas (undercuts)

Los diseños de rebajes, como las ranuras en T y las ranuras en cola de milano, requieren fresas de ranura en T especializadas. Los ángulos estándar de cola de milano son 45° o 60°. Asegúrese de que el ancho de la ranura en T en la parte superior sea mayor que el diámetro de la fresa, normalmente cuatro veces la profundidad de engranaje. Si la rebaja forma parte de una característica pasante, es posible el mecanizado lateral. Para las colas de milano circulares con sellos, incluya un punto de entrada con un diámetro que coincida con el ancho máximo de la cola de milano.

12. Evite el ángulo R externo en los bordes de la pieza

Para evitar que las piezas se rayen durante la manipulación o el montaje, considere chaflanes o radios externos. Los radios externos requieren fresas de punta esférica o herramientas personalizadas para múltiples pasadas, mientras que un chaflán de 45° puede completarse en una pasada utilizando una herramienta de achaflanar. Por eficiencia, priorice los chaflanes de 45° en los bordes de la pieza.

13. Establezca las tolerancias de forma razonable

Para las piezas metálicas, las tolerancias dimensionales no especificadas suelen cumplir los estándares ISO 2768-fH, mientras que las piezas de plástico se ajustan a ISO 2768-mK. Unas tolerancias excesivamente estrechas aumentan la dificultad y el tiempo de mecanizado. Especifique tolerancias estrechas solo cuando sea necesario. Para los ajustes de montaje, las piezas metálicas suelen poder alcanzar tolerancias de grado IT7, como H7 para agujeros y h7 para ejes. Cuanto menor sea el grado de tolerancia, mayor será la dificultad de mecanizado.

Al aplicar estos consejos de diseño para el mecanizado CNC, puede mejorar la fabricabilidad, reducir los costes y aumentar la eficiencia. En Sendot Technology, nuestras avanzadas capacidades de mecanizado CNC y nuestro equipo experto están listos para dar vida a sus diseños con precisión y calidad. Tanto si necesita prototipos como piezas de uso final, ¡contáctenos hoy para obtener un DFM gratuito para sus proyectos!