12 consejos sobre cómo diseñar piezas para mecanizado CNC

Diseñar piezas para mecanizado CNC es complejo . Este artículo ofrece 12 consejos clave para diseñar piezas y mejorar su fabricación. Se abordarán los 12 consejos principales para aumentar la productividad en el ámbito del mecanizado CNC.

Tipos de máquinas y procesos CNC

El rectificado y el fresado se han vuelto más sencillos gracias al uso de máquinas CNC, incluidas las máquinas de torneado y fresado. Cada máquina tiene sus características, por lo que conocer las características de cada una de ellas ayuda a diseñar la pieza en consecuencia. La selección de la máquina adecuada, según sus características, afecta en gran medida el coste y la fiabilidad de la pieza.

Principales limitaciones del mecanizado CNC

La máquina CNC funciona mejor cuando la pieza en cuestión tiene cierta dureza. Al igual que durante el mecanizado CNC, la pieza que se encuentra en el proceso debe soportar la carga, por lo que la dureza es importante. La máquina CNC tiene deficiencias en el trabajo con materiales blandos como polímeros y materiales frágiles como cerámica.

Restricciones específicas de la máquina

Varios ejes y el tamaño de la máquina también afectan la complejidad de la pieza a mecanizar. Las máquinas CNC de 3 ejes y las máquinas CNC de 5 ejes tienen características diferentes. Las máquinas de 5 ejes pueden acomodar piezas de mayor tamaño en comparación con las máquinas de 3 ejes.

Consejo 1: Evite las paredes excesivamente delgadas

Las piezas que se mecanizan tienen paredes muy delgadas que se doblan o rompen fácilmente durante el mecanizado.

Influencia del espesor de la pared en la estabilidad de la pieza

El espesor de las paredes de las piezas para mecanizado CNC afecta en gran medida a su estabilidad, ya que las paredes delgadas pueden doblarse, deformarse o romperse durante el mecanizado. Los metales con paredes delgadas serán difíciles de trabajar debido a su inestabilidad.

Espesor de pared recomendado para diferentes materiales CNC

Según algunas normas y regulaciones, las piezas metálicas deben tener un espesor de pared de al menos 0.8 mm y las piezas de plástico deben tener un espesor de pared de al menos 1.5 mm.

Consejo 2: Diseñe cavidades con proporciones adecuadas de profundidad y ancho

Las cavidades profundas causan muchos problemas, como dificultad para mecanizar y desviación de las herramientas, lo que afecta la integridad de la pieza.

Optimización del diseño para la profundidad de la cavidad

Se requiere un diseño óptimo de la profundidad de la cavidad para trabajar fácilmente en una máquina CNC. Una relación óptima entre profundidad y ancho de 4:1 es adecuada para casi todos los materiales y se recomienda para evitar problemas como la deflexión de la herramienta, etc.

Garantizar la integridad estructural en diseños profundos

Una relación de profundidad a ancho de 4:1 ayuda a evitar la eliminación excesiva de materiales, lo que genera una reducción de costos y aumenta la integridad de la pieza.

Consejo 3: Utilice tamaños de orificios estándar

El tamaño de orificio estándar ofrece muchas ventajas como precisión, producción rápida, consistencia, compatibilidad, facilidad de reemplazo, etc.

Importancia de utilizar herramientas CNC estándar

El uso de tamaños de orificios estándar ayuda a ahorrar tiempo, mecanizado y eliminación del material sobrante, lo que permite ahorrar costes. Solo debemos personalizar los diámetros cuando sea necesario.

Para obtener más información, mire estos videos útiles

Consejo 4: Añade radios a las esquinas internas

Agregar radios a las esquinas internas es beneficioso de muchas maneras, entre ellas, reducir los puntos de concentración de tensión y el desgaste de la herramienta al proporcionar una buena maquinabilidad.

Beneficios de agregar filetes para un mecanizado más suave

La adición de radios a las esquinas internas reduce el tiempo de mecanizado y el desgaste de la herramienta. Los radios aumentan la vida útil de la pieza porque las esquinas agudas son concentradores de tensión que, con el tiempo, provocan fallas.

Dimensiones de radio recomendadas para evitar el desgaste de la herramienta

Una buena regla general para un mejor mecanizado CNC es que la pieza subjetiva debe tener al menos 1/3 de la profundidad de la cavidad.

Consejo 5: Evite las características que no se pueden mecanizar

Existen muchas características que dificultan el mecanizado y que se comentan brevemente a continuación.

Cómo identificar geometrías no mecanizables

Las piezas que tienen socavados son muy difíciles de mecanizar, por eso debes evitarlos en tus diseños. Las piezas que tienen palabras, etc., son difíciles de mecanizar.

Simplificación de funciones complejas para una fabricación CNC más sencilla

Simplifique sus diseños para un mejor mecanizado CNC. Evite socavaduras o diseños o geometrías complejas en sus piezas. Consulte con el operador de la máquina CNC mientras diseña su pieza.

Consejo 6: Evite el uso excesivo de tolerancias estrictas

Las piezas que requieren tolerancias estrictas son siempre difíciles de mecanizar, necesitan mucho cuidado y tiempo y por tanto aumentan los costes.

Equilibrar la precisión y el coste

Resulta difícil mantener el equilibrio entre la precisión del tamaño exacto y el coste. Por ello, durante el diseño de las piezas, siempre es beneficioso dejar cierta tolerancia en términos de ahorro de tiempo o de costes.

Donde se requieren tolerancias estrictas para el rendimiento de la pieza

Las piezas como los orificios para los elementos de fijación, los dientes de los engranajes o los ejes de carga requieren una tolerancia estricta. Estas piezas se pueden ver en la siguiente figura:

Consejo 7: Limite la longitud del hilo

Es importante tener un tamaño óptimo de longitud de rosca por muchas razones que se analizan aquí.

¿Por qué las roscas largas aumentan la dificultad del mecanizado?

Las roscas largas aumentan el costo debido al mayor mecanizado que, en última instancia, aumenta el uso de energía.

Mejores prácticas para roscar en componentes mecanizados por CNC

La mejor práctica para roscar es controlar el tamaño de la rosca a 1.5 veces el diámetro del orificio. Si es mayor a 1.5 veces, no aumenta la resistencia, sino que solo aumenta el tiempo de trabajo y el costo.

Consejo 8: Evite los detalles estéticos innecesarios

Cualquier característica innecesaria es una pérdida de tiempo y energía, por lo que aumenta el costo. La siguiente figura muestra cómo el CNC agrega características estéticas a una pieza:

Reducción de costes de mecanizado centrándose en las características funcionales

Durante el diseño, su atención debe centrarse principalmente en la funcionalidad de esa pieza y luego en el costo. La incorporación de la estética es una necesidad secundaria porque está relacionada únicamente con la apariencia.

Cuando la estética es fundamental y cómo equilibrarla con el rendimiento

Agregar un logotipo estético es fundamental para el diseño de cada pieza o producto. Para aumentar la eficiencia y la eficacia, debe utilizar otras técnicas como el grabado láser, etc.

Para una mejor comprensión puedes ver el siguiente vídeo de YouTube;

Consejo 9: Tenga en cuenta la orientación de las piezas durante el diseño

La orientación de las piezas es muy importante y se analiza brevemente a continuación:

Impacto de la orientación en las trayectorias de las herramientas y el tiempo de mecanizado

La orientación precisa de las piezas durante el proceso de mecanizado ahorra tiempo y energía, y por lo tanto, costes. Evita el desgaste y la deflexión de la herramienta.

Diseño para una configuración óptima de la máquina CNC

El diseño de la pieza debe ser tal que su orientación sea fácil y no requiera múltiples configuraciones. Se deben evitar los diseños que requieran rellenar la pieza.

Consejo 10: Evite textos y letras innecesarias

A veces se requieren textos y letras en las piezas, pero deben evitarse cuando no son necesarios.

 Desafíos del mecanizado de fuentes y textos pequeños

Agregar fuentes y textos pequeños requiere un trabajo muy cuidadoso y requiere una tolerancia estricta, por lo que deben usarse donde sean muy importantes.

Alternativas al branding basado en texto

Utilice logotipos o etiquetas simples después de la producción de los productos.

Consejo 11: Comprenda el papel de los socavados

Para mejorar el bloqueo y la estética durante el montaje de diferentes componentes de cualquier máquina o herramienta. Los socavados cumplen funciones de fijación.

¿Por qué los socavados son difíciles de mecanizar?

El mecanizado de tales características es difícil ya que se requiere una tolerancia estrecha y los socavados se crean utilizando múltiples herramientas. Para este propósito, se recomienda el mecanizado CNC de % ejes.

Consejo 12: Utilice el mecanizado CNC de 5 ejes para piezas complejas

La máquina CNC de 5 ejes es más avanzada que la de 3 ejes. Puede acomodar piezas más grandes fácilmente y es útil en piezas de diseño difícil, como socavados o texturizados, etc.

Ventajas del mecanizado de 5 ejes para diseños complejos

Las piezas más grandes y los diseños con geometrías difíciles se pueden mecanizar fácilmente en una máquina CNC de 5 ejes, lo que ahorra tiempo de máquina.

Cuándo elegir un CNC de 5 ejes en lugar de un CNC de 3 ejes

Las piezas que requieren características intrincadas o mecanizado multifacético deben utilizar 5 ejes porque reduce el tiempo para múltiples configuraciones y mejora la precisión.

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