Guía de Diseño para Mecanizado CNC

El mecanizado CNC implica la eliminación precisa de material de un bloque sólido mediante herramientas de corte de alta velocidad para lograr las formas deseadas. La herramienta de corte juega un papel crucial en este proceso, ya que interactúa directamente con la pieza de trabajo, eliminando el material sobrante para obtener la pieza final.

Las herramientas de corte CNC estándar, como fresas y taladros, suelen tener un vástago cilíndrico, diversas formas de punta y una longitud de corte limitada. Estas características hacen que sea complicado crear agujeros profundos y estrechos o voladizos complejos. Para ayudarle a ahorrar costes evitando operaciones CNC costosas, hemos recopilado algunas técnicas de diseño comunes en este artículo.

Evitar esquinas internas pequeñas

Debido a la forma cilíndrica de las herramientas de fresado CNC, es difícil conseguir esquinas internas perfectamente agudas. Es necesario utilizar herramientas más delgadas para esquinas más pequeñas, lo que resulta en tiempos de mecanizado más largos y mayor fragilidad, lo que a su vez incrementa los costes.

Por lo tanto, es aconsejable maximizar el radio de las esquinas internas. En ausencia de instrucciones específicas, las esquinas internas agudas se mecanizarán de acuerdo con los valores mostrados en la siguiente tabla según la profundidad de la esquina.

Suponiendo que el diámetro de la herramienta de corte es D y la profundidad máxima de la cavidad interna es H, con el radio mínimo interno denotado como R, la fórmula es la siguiente: R=(H/10)+0.5 y D=H/5 (la unidad está en mm). Por ejemplo, si la profundidad de la cavidad interna es 30 (mm), el radio interno mínimo que se puede mecanizar es R 3.5 (mm) con (30/10)+0.5 (mm), y el diámetro correspondiente de la herramienta de corte es 6 (mm) con 30/5 (mm). Actualmente, podemos lograr un radio interno mínimo de R 0.5 (mm) con una profundidad de ≤3 (mm). Los radios internos más pequeños requieren herramientas de corte más pequeñas, lo que puede resultar en mayores costes de mecanizado.

Longitud máxima de esquina y radio mínimo interno para diferentes diámetros de herramienta

Nota: Se pueden alcanzar longitudes mayores con extensiones para portaherramientas (no recomendado).

Si necesita mantener las esquinas agudas en la pieza de trabajo, por favor proporcione un dibujo 2D con anotaciones específicas. Ofrecemos dos opciones para lograr esto:

1. Erosión por chispa para limpieza de esquinas: Este proceso implica utilizar una máquina CNC para crear electrodos de cobre, que luego se emplean en una máquina de erosión por chispa para eliminar material y lograr esquinas agudas. Tenga en cuenta que este método tiene un coste más elevado.

2. Modificación de la estructura de la pieza con ángulos R: Al incorporar esquinas redondeadas (ángulos R) directamente en el diseño, podemos mecanizar la pieza utilizando CNC sin necesidad de procesos adicionales. Este enfoque generalmente tiene un coste más bajo.

En caso de que ambas caras de la pieza tengan agujeros pasantes, podemos utilizar una máquina de corte en línea para realizar el corte de esquinas. Sin embargo, tenga en cuenta que este método puede implicar costes adicionales.

Dimensionado de agujeros roscados

1. Para asegurar que su intención de diseño sea claramente comprendida, le recomendamos diseñar las roscas según los diámetros estándar mayor y menor, y describir completamente los parámetros de la rosca en su pedido. Si se fabrican roscas coincidentes (por ejemplo, tornillo y tuerca), agrúpelas en un solo pedido para que puedan ser verificadas por nuestros ingenieros.

2. Cada ingeniero dibuja el diámetro del taladro base de la rosca 3D de manera diferente. Por ejemplo, el diámetro estándar del agujero base para M3×0.5 es ⌀ 2.5 (ver figura abajo). En la programación, perforamos directamente según el diámetro del agujero base ⌀ 2.5, y luego usamos una máquina de roscar automática para hacer la rosca. Si el agujero base se dibuja como ⌀ 3, será demasiado grande para roscar (algunos casos pueden resolverse con insertos de rosca).

3. Para roscas no estándar, es necesario que el cliente proporcione muestras físicas para su confirmación.

4. Las conexiones fuertes de rosca se producen en las primeras roscas y, a menudo, no requieren longitudes de rosca muy largas. Los agujeros roscados largos pueden requerir herramientas especiales, generar tiempos de procesamiento más largos e incurrir en costes adicionales. Se recomienda que la longitud de la rosca no exceda tres veces el diámetro del agujero. Cuando el agujero roscado es ciego, se recomienda dejar una longitud sin roscar de al menos la mitad del diámetro del agujero al final del agujero.

Profundidad de cavidades

Las cavidades profundas pueden ser muy costosas de mecanizar, porque se necesita eliminar una gran cantidad de material, lo que lleva mucho tiempo. La longitud de corte de las herramientas CNC está limitada, y el mejor efecto de mecanizado se alcanza cuando la profundidad de corte alcanza de 2 a 3 veces su diámetro. Por ejemplo, una fresadora ⌀ 12 puede producir de manera segura una cavidad de hasta 25 mm de profundidad.

Cortar cavidades más profundas (5 veces o más el diámetro de la herramienta) puede causar problemas como la deflexión de la herramienta, dificultad en la remoción de virutas y rotura de la herramienta, y por lo tanto, requiere herramientas especiales o sistemas CNC de múltiples ejes. Además, al cortar cavidades, la herramienta debe inclinarse a la profundidad de corte correcta, y una entrada suave requiere suficiente espacio.

El coste se puede minimizar limitando la profundidad de todas las cavidades a cinco veces su longitud (es decir, el tamaño máximo en el plano XY).

Paredes finas

Las paredes finas en una pieza requieren múltiples pasadas a bajas profundidades de corte, lo que puede llevar fácilmente a vibraciones, deformaciones y roturas. Por lo tanto, las paredes finas son difíciles de mecanizar con precisión y tardan más en producirse. El grosor de pared recomendado para las piezas metálicas debe ser de 0.8 mm (mínimo absoluto 0.5 mm), y 1.5 mm (mínimo absoluto 1 mm) para piezas plásticas.

Tolerancias

Las tolerancias más pequeñas cuestan más porque requieren más tiempo para producirse e inspeccionarse. Si no se proporciona una tolerancia, las piezas se fabricarán con tolerancia estándar (±0.1 mm o superior). Para otros requisitos de tolerancia, debe proporcionarse un dibujo 2D con las tolerancias anotadas.

Planos 2D

Algunos aspectos de un diseño pueden ser mejor transmitidos a través de un dibujo 2D. Tener los requisitos claramente especificados, como tolerancias, rugosidad superficial, ensamblaje entre diferentes partes, áreas críticas y requisitos de calidad, puede ayudar a nuestros ingenieros a elegir el proceso de fabricación más adecuado y, potencialmente, reducir el coste de la pieza.

Los agujeros roscados deben anotarse con los parámetros de la rosca y la profundidad.

Nuestros ingenieros de revisión comprobarán los dibujos 2D con el modelo 3D y consultarán con usted si hay discrepancias.

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