El fresado CNC es el método de fabricación más común para la creación de prototipos profesionales, que escala de niveles pequeños a medianos y, a veces, incluso superiores. Al igual que con cualquier proceso de fabricación, cuanto más familiarizado esté el diseñador, mejor y más fácil será fabricar la pieza. Sin embargo, dadas las posibilidades de diseño increíblemente diversas y la naturaleza flexible del proceso de fresado CNC, es casi imposible que una sola persona tenga un conocimiento completo del proceso y todas sus variaciones.
Los diseñadores pueden esperar conocer los conceptos básicos, como el bolsillo interior, que requiere un radio para usar un cortador redondo, pero el conocimiento de los matices es menos común. Esta breve guía ayudará a los principiantes avanzados a diseñar mejores piezas al fresar esas piezas.
Tabla de contenido
Radio de esquina
Como puede imaginar, las herramientas de corte utilizadas para fresar son redondas, lo que hace que sea muy difícil hacer esquinas internas afiladas en una fresadora. Cuanto más grande sea la herramienta utilizada, más profunda será la malla radial, mayor será la rigidez, mayor será la malla axial y más rápida será la velocidad de avance, de modo que pueda cortar más rápido. Por lo tanto, el radio mínimo de la esquina será el radio de la herramienta de corte.
Pero la historia no termina ahí. Las esquinas son la herramienta. El molino, que felizmente estaba cortando a lo largo de un filo, comenzó a engranar en las esquinas y en el borde delantero. En el diagrama de la izquierda, los cortadores están enganchados al 25% de su diámetro. La parte roja de la esquina representa la parte sobrante del cortador que está mallada con un radio de cajera igual al radio del cortador.
Es común que los programadores de máquinas reduzcan la velocidad de la herramienta en las esquinas para evitar el desgaste de la herramienta y mantener los requisitos de acabado de la superficie. Por eso es importante crear esquinas que no estresen la herramienta más de lo necesario.
Cuanto más grande, mejor, pero como regla general, el tamaño del radio debe ser al menos el 130% del radio del cortador. El área roja en el diagrama de la derecha muestra los márgenes de corte adicionales en las esquinas que tienen un tamaño que coincide con el radio del cortador. La otra ilustración muestra cuánto menos recuadro se requiere al dimensionar las esquinas al 130% del radio del cortador.
Un paso adicional que se puede tomar para reducir el desgaste de la herramienta durante el fresado CNC es eliminar completamente las esquinas en cierto sentido. Cuanto más profunda sea la cavidad (o más grueso sea el material si está cortando el perfil de la pieza) y más estrecha deba ser la esquina R, más difícil será mecanizarla. Sin embargo, en muchos casos, no importa cómo se vean las esquinas. Solo hay que retirarlo del material. En este caso, se puede utilizar un alivio de radio grande para lograr la eliminación de material requerida sin la necesidad de un cortador pequeño, como se muestra en la figura de la izquierda.
Consideraciones para configuraciones múltiples de fresadoras CNC
A menudo, las piezas deben fresarse desde múltiples ángulos. En algunos casos, esto se puede manejar mediante fresado de 4 o 5 ejes, pero una máquina típica de 3 ejes requerirá múltiples configuraciones. Cada configuración requiere tiempo y dinero adicionales, especialmente si la cantidad de piezas a mecanizar no es tan grande. Si es posible, reducir el número de configuraciones necesarias para fabricar una pieza es una excelente manera de ahorrar tiempo y dinero.
Echa un vistazo al ejemplo de la derecha. En la imagen inmediatamente a la derecha, la esquina interior afilada del recorte indica que debe fresarse con el lado derecho hacia arriba en una configuración diferente. Al agregar un radio más grande, como el extremo derecho, el recorte se puede mecanizar desde arriba, y el orificio y el recorte se completan en una sola configuración.
Para múltiples configuraciones de fresado CNC son Hay que tener en cuenta que si se cambia la orientación de la pieza en la máquina, aumenta la probabilidad de error de posición. Mantener tolerancias ajustadas entre las operaciones generadas por una configuración es mucho más fácil que mantener las mismas tolerancias en varias configuraciones. Si la funcionalidad no se ve afectada, intente diseñar la pieza de tal manera que una sola configuración cree operaciones con tolerancias estrictas.
En relación con esto, es una buena idea limitar el número de herramientas que necesitas para hacer tu propia pieza. Por ejemplo, muchos agujeros de diferentes tamaños se hacen mejor con muchas brocas diferentes. Estas brocas deben cargarse en la máquina una por una y medir su longitud, lo que es costoso de configurar. Durante el mecanizado, se agrega tiempo cada vez que se cambia la herramienta. Si hay demasiados tipos de herramientas, el maquinista puede incluso quedarse sin posiciones de cambiador de herramientas. Si el diseñador puede usar algunos tamaños comunes para todos los agujeros, ayudará a reducir el tiempo de configuración y ejecución.
Ciego vs Agujero pasante
Todo lo demás es igual, los agujeros pasantes suelen ser más fáciles de mecanizar que los agujeros ciegos. Esto se debe a que el maquinista no tiene que preocuparse por retener las dimensiones de profundidad y puede empujar las virutas hacia adelante de la herramienta en lugar de drenarlas desde la parte superior del orificio o recogerlas en la parte inferior.
Es importante tener en cuenta que En igualdad de condicionesSi quieres volver loco a un maquinista, creo que es fácil pasar un agujero de 1/8 de pulgada a través de una placa de 4 pulgadas, así que especifica un agujero de 4 pulgadas. En algún momento, las dificultades de perforar agujeros profundos superan con creces los beneficios de perforar agujeros. Como regla general, si el material no tiene más de 5 veces el diámetro del orificio, puede pasarlo a través del orificio, independientemente de la profundidad que se requiera (para diseños que no requieren orificios ciegos por otras razones, por supuesto). Si es más de 5 veces más grueso que el diámetro, considere cegar los agujeros poco profundos.
Dimensiones totales
Fresadora CNC es un proceso sustractivo, por lo que necesita suficiente stock inicial para cortar la pieza. Se recomienda fabricar piezas a partir de tamaños de stock de material fácilmente disponibles. Pero ten cuidado. Por ejemplo, el material de chapa a menudo se produce con un buen acabado superficial con tolerancias y espesores estrictamente controlados, pero no tanto en longitud y ancho. Los maquinistas a menudo quieren arreglar todos los bordes, por lo que diseñan con un ligero ajuste en el tamaño pequeño Será más fácil para él que el tamaño estándar de las existencias. Lo mismo es cierto para condiciones geométricas específicas (por ejemplo, planitud o paralelismo) o para tolerancias estrechas en alguna parte. El maquinista puede retirar el material para cumplir fácilmente con estos requisitos, pero hay que tenerlo en cuenta.
Otro factor a tener en cuenta es la posibilidad de anidar piezas, como se muestra en la imagen de la izquierda. No olvide apuntar a un tamaño de papel que deje suficiente espacio entre las piezas para que quepa el cortador del tamaño correcto. Esta técnica ahorra tanto el uso de material como el tiempo de preparación.
Consideraciones sobre el espaciado de herramientas en el fresado CNC
No olvides tener en cuenta las herramientas que utilizas para hacer tus porciones. Por ejemplo, si necesita hacer un socavado, debe dejar espacio para alimentar la herramienta. Debido a que la herramienta es redondeada, el espacio libre requerido para bajar la herramienta a su lugar se duplica con cada aumento en la profundidad radial de la muesca. Esto se debe a que se debe tener en cuenta el diámetro total del cortador y la profundidad está determinada por el radio de la herramienta.
En el diagrama de la derecha, debe usar un cortador rojo grande para hacer el corte inferior grande que se muestra en la figura a continuación, para que pueda ver el efecto en el espacio libre requerido.
Del mismo modo, los machos de roscar que crean orificios roscados suelen tener roscas de entrada cónicas antes de que se enganche toda la rosca del grifo. El orificio piloto debe ser lo suficientemente profundo como para permitir que el tornillo de entrada se mueva más allá de la profundidad total de la rosca, y cuanto más profundo sea el piloto, más espacio habrá para el tornillo de entrada.
Pesos y medidas
Si se especifican tolerancias, las tolerancias deben ser medibles y no todas las mediciones son iguales. Al especificar tolerancias, tenga en cuenta la dificultad de medir tolerancias específicas y especifique solo lo que necesita. Por ejemplo, la profundidad exacta de la rosca de un orificio roscado no es algo que se pueda verificar fácilmente con un alto grado de precisión y, por lo general, no es una dimensión importante. Del mismo modo, la concentricidad es notoriamente difícil de medir, mientras que el descentramiento suele ser fácil de medir.
Obviamente, lo anterior solo ha arañado la superficie de las diversas consideraciones para un diseño ideal. Esperamos que esta breve introducción te ayude a crear un mejor diseño y te inspire a investigar más a fondo el proceso. ¡Saludos y feliz fresado CNC!