¿Cómo mecanizar piezas poliédricas de aluminio diseñando rutas de proceso y utillaje?

En el campo del mecanizado y la fabricación, seleccionar la estrategia de mecanizado adecuada es importante para mejorar la eficiencia de producción. Por lo general, las piezas mecanizadas poliédricas tienen geometrías complejas y requisitos de tolerancia estrechos. Por ello, elegir una ruta de procesamiento adecuada para mecanizar dichas piezas requiere consideraciones integrales.

En este artículo, Sendot Technology ofrece un análisis de las distintas rutas de proceso para piezas poliédricas de aluminio y compara los métodos de mecanizado CNC de 3+2 ejes y de 3 ejes. También destacamos sus consideraciones de diseño de utillaje. Entremos en materia.

Presentación del producto

El producto es un componente poliédrico de aluminio de precisión utilizado en equipos de semiconductores, con una cantidad de producción de 800 piezas. Debido a la necesidad de montaje con otras piezas, requiere altas tolerancias dimensionales, especialmente para las tolerancias de los orificios y las tolerancias geométricas. Además, estas piezas mecanizadas requieren anodizado negro para evitar la oxidación y mejorar la resistencia al desgaste.

Requisitos de mecanizado de las dimensiones clave

• Planitud: 0,01;
• Dos orificios de precisión de ∅2.3+0.015mm, con una tolerancia posicional de 0,05 mm;
• Dos orificios de precisión de ∅3.5+0.015mm, con una tolerancia posicional de 0,05 mm;
• Dos orificios de precisión de ∅2.5+0.015mm, con una tolerancia posicional de 0,05 mm;
• Perpendicularidad respecto a la Referencia A: 0,02 mm
• Dimensión lineal: 38.88-0.02mm

Análisis de maquinabilidad

Comprobemos las características de maquinabilidad de este componente poliédrico. Las dimensiones exteriores máximas del producto son 46,88×16,41×10,91 mm. Sus requisitos de tolerancia de mecanizado son los siguientes:

• La tolerancia dimensional más estricta de la pieza es 38.88-0.02 mm, que puede mantenerse mediante un fresado fino dos veces en la misma trayectoria.
• Otras tolerancias de ±0,03 mm y superiores pueden garantizarse con un único fresado fino.
• Los tres conjuntos de orificios de precisión de +0,015 mm pueden asegurarse mediante escariado de precisión.
• La precisión posicional se logra mejor mecanizando el orificio medido y la referencia en el mismo proceso.
• La perpendicularidad de 0,02 mm puede mantenerse mecanizando en el mismo proceso que la Referencia A o utilizando la Referencia A como referencia.
• La planitud de 0,01 requiere unos parámetros de mecanizado adecuados. Por ello, este mecanizado de acabado debe realizarse más adelante en todo el proceso para minimizar la deformación.

Por último, el producto también requiere endurecimiento por envejecimiento para liberar la tensión del material y garantizar la estabilidad dimensional a largo plazo. Dado que el producto no es grande y la tasa de eliminación de material es inferior al 80%, es suficiente un único tratamiento térmico de precipitación antes del mecanizado.

Comparación de rutas de proceso para mecanizar piezas poliédricas de aluminio

La comparación de las dos rutas de proceso en la siguiente imagen muestra que las soluciones de mecanizado de 3 ejes requieren cinco procedimientos de proceso, cada uno de los cuales necesita un utillaje personalizado. Por el contrario, el uso del mecanizado de 3+2 ejes, complementado con una máquina de 3 ejes para eliminar el material residual en la posición de unión, requiere solo dos procedimientos de proceso y menos utillajes.

Para pedidos de lotes pequeños de 50 a 1000, la segunda solución de mecanizado tiene una ventaja significativa en tiempo de ciclo. Al mismo tiempo, garantiza mejor las dimensiones clave al completarlas en el mismo procedimiento de proceso.

Combinar el mecanizado de 3+2 ejes con un mecanizado único de 3 ejes

Sin embargo, la ventaja de la solución de mecanizado de 3 ejes radica en su capacidad de duplicar muchas piezas por proceso. Así, puede mejorar la utilización de la máquina en el mecanizado. Por otro lado, la máquina de 3+2 ejes normalmente procesa una pieza a la vez, reduciendo la utilización de la máquina debido a la frecuente carga y descarga de las piezas. Además, necesitamos utilizar sondas de detección de la máquina herramienta para compensar los errores de posicionamiento durante los cambios de mecanizado.

Durante el proceso de mecanizado, necesitamos tenerlo todo en cuenta. Finalmente, elegimos combinar el mecanizado de 3+2 ejes y un proceso único de 3 ejes para producir las piezas poliédricas, que es la solución de procesamiento más eficiente.

Aspectos destacados del diseño del utillaje

Como mencionamos anteriormente, la ruta de mecanizado de 5 ejes normalmente procesa una pieza a la vez. Sin embargo, mediante un cuidadoso análisis y diseño, podemos lograr mecanizar 2 piezas en una sola preparación. Combinado con bases de cambio rápido de punto cero, como se muestra en la Figura 3, pueden mecanizarse dos piezas simultáneamente. Denominamos a estas bases A/B, donde la base A se procesa dentro de la máquina mientras la base B se sujeta fuera. Esto mejora el problema de la infrautilización del tiempo de mecanizado en las máquinas de 5 ejes.

Conclusión

Este artículo comparó dos rutas de proceso para mecanizar una pieza poliédrica de aluminio. Debemos considerar la cantidad del pedido del producto y los requisitos dimensionales durante el proceso de mecanizado CNC. Finalmente, se seleccionó la solución de proceso combinada de 3+2 ejes y 3 ejes, y Sendot Technology entregó con éxito el pedido con calidad y eficacia. Si tiene algún requisito de mecanizado para su proyecto, simplemente contacte con Sendot Technology para obtener servicios de mecanizado CNC personalizado profesionales.