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Guía CNC

Definición, proceso y tipos

Los basicos
¿Qué es el mecanizado CNC? ¿Cuáles son los diferentes tipos de máquinas CNC? ¿Cómo trabajan?

En esta sección, respondemos a todas estas preguntas y comparamos el mecanizado CNC con otras tecnologías de fabricación para ayudarlo a encontrar la mejor solución para su aplicación.



¿Qué es el mecanizado CNC?
El mecanizado CNC (control numérico por computadora) es una tecnología de fabricación sustractiva: las piezas se crean quitando material de un bloque sólido (llamado pieza en blanco o pieza de trabajo) utilizando una variedad de herramientas de corte.
Esta es una forma de fabricación fundamentalmente diferente en comparación con las tecnologías aditivas (impresión 3D) o formativas (moldeo por inyección). Los mecanismos de remoción de material tienen implicaciones significativas en los beneficios, limitaciones y restricciones de diseño de CNC. Más sobre esto a continuación.
 
El mecanizado CNC es una tecnología de fabricación digital: produce piezas de alta precisión con excelentes propiedades físicas directamente desde un archivo CAD. Debido al alto nivel de automatización, CNC tiene un precio competitivo tanto para piezas personalizadas únicas como para producciones de volumen medio.

Casi todos los materiales se pueden mecanizar con CNC. Los ejemplos más comunes incluyen metales (aluminio y aleaciones de acero, latón, etc.) y plásticos (ABS, Delrin, nailon, etc.). También se pueden mecanizar espuma, composites y madera.

El proceso CNC básico se puede dividir en 3 pasos. El ingeniero primero diseña el modelo CAD de la pieza. Luego, el maquinista convierte el archivo CAD en un programa CNC (código G) y configura la máquina. Finalmente, el sistema CNC ejecuta todas las operaciones de mecanizado con poca supervisión, eliminando material y creando la pieza.

Una breve historia del mecanizado CNC
   El objeto mecanizado más antiguo jamás descubierto fue un cuenco encontrado en Italia y fabricado en el año 700 a. C. con un torno.
   Los intentos de automatizar el mecanizado comenzaron en el siglo XVIII. Estas máquinas eran puramente mecánicas y funcionaban con vapor.
   La primera máquina programable se desarrolló a finales de los años 40 en ⦁   MIT. Utilizaba tarjetas perforadas para codificar cada movimiento.
   La proliferación de computadoras en los años 50 y 60 agregó la “C” en CNC y cambió radicalmente la industria manufacturera.
   Hoy en día, las máquinas CNC son sistemas robóticos avanzados con capacidades multieje y multiherramienta.
 

Tipos de máquinas CNC
En esta guía, nos centraremos en las máquinas CNC que eliminan material mediante herramientas de corte. Estos son los más comunes y tienen la más amplia gama de aplicaciones. Otras máquinas CNC incluyen cortadoras láser, cortadoras de plasma y máquinas EDM.
 
Máquinas CNC de 3 ejes
Las fresadoras CNC y las máquinas de torneado CNC son ejemplos de sistemas CNC de 3 ejes. Estas máquinas “básicas” permiten el movimiento de la herramienta de corte en tres ejes lineales con respecto a la pieza de trabajo (izquierda-derecha, atrás-adelante y arriba-abajo).
Fresado CNC
   La pieza de trabajo se mantiene estacionaria directamente sobre la bancada de la máquina o en un tornillo de banco.
   El material se elimina de la pieza de trabajo utilizando herramientas de corte o taladros que giran a alta velocidad.
   Las herramientas están unidas a un husillo, que puede moverse a lo largo de tres ejes lineales.
   Las fresadoras CNC de 3 ejes son muy comunes, ya que se pueden utilizar para producir las geometrías más comunes. Son relativamente fáciles de programar y operar, por lo que los costos iniciales de mecanizado son relativamente bajos.
   El acceso a la herramienta puede ser un ⦁   restricción de diseño en fresado CNC. Como solo hay tres ejes con los que trabajar, es posible que sea imposible llegar a ciertas áreas. Esto no es un gran problema si la pieza de trabajo debe girarse solo una vez, pero si se necesitan múltiples rotaciones, los costos de mano de obra y mecanizado aumentan rápidamente.
 

Torneado CNC (tornos)
   La pieza de trabajo se mantiene en el husillo mientras gira a alta velocidad.
   Una herramienta de corte o un taladro central traza el perímetro exterior o interior de la pieza, formando la geometría.
   La herramienta no gira y se mueve en direcciones polares (radial y longitudinalmente).
 
Los tornos CNC se utilizan ampliamente porque pueden producir piezas a un ritmo mucho más alto y a un costo por unidad más bajo que las fresadoras CNC. Esto es especialmente relevante para volúmenes más grandes.
La principal restricción de diseño de los tornos CNC es que solo pueden producir piezas con un perfil cilíndrico (piense en tornillos o arandelas). Para superar esta limitación, las características de la pieza a menudo se fresan con CNC en un paso de mecanizado separado. Como alternativa, se pueden utilizar centros CNC de torno-fresado de 5 ejes para producir la misma geometría en un solo paso.
El costo por pieza más bajo que todas las demás operaciones de mecanizado CNC.
Muy altas capacidades de producción.
Solo puede producir piezas con simetría rotacional y geometrías simples.
 
Mecanizado CNC de 5 ejes
Los centros de mecanizado CNC multieje vienen en tres variaciones: fresado CNC indexado de 5 ejes, fresado CNC continuo de 5 ejes y centros de fresado-torneado con herramientas motorizadas.
Estos sistemas son esencialmente fresadoras o tornos mejorados con grados de libertad adicionales. Por ejemplo, los centros de fresado CNC de 5 ejes permiten la rotación de la bancada de la máquina o del portaherramientas (o ambos) además de los tres ejes de movimiento lineal.
Las capacidades avanzadas de estas máquinas tienen un costo mayor. Requieren tanto maquinaria especializada como operadores con conocimientos expertos. Sin embargo, para piezas metálicas altamente complejas o de topología optimizada, la impresión 3D suele ser una opción más adecuada.

Fresado CNC indexado de 5 ejes
   Durante el mecanizado, la herramienta de corte solo puede moverse a lo largo de tres ejes lineales.
   Entre operaciones, la cama y el portaherramientas pueden girar, dando acceso a la pieza de trabajo desde un ángulo diferente.
 
Los sistemas de fresado CNC de 5 ejes indexados también se conocen como fresadoras CNC 3+2, ya que utilizan los dos grados de libertad adicionales solo entre las operaciones de mecanizado para rotar la pieza de trabajo.
El beneficio clave de estos sistemas es que eliminan la necesidad de reposicionar manualmente la pieza de trabajo. De esta manera, las piezas con geometrías más complejas se pueden fabricar más rápido y con mayor precisión que en una fresadora CNC de 3 ejes. Sin embargo, carecen de las verdaderas capacidades de forma libre de las máquinas CNC continuas de 5 ejes.


Fresado CNC continuo de 5 ejes
   La herramienta de corte puede moverse a lo largo de tres ejes lineales y dos de rotación con respecto a la pieza de trabajo.
   Los cinco ejes pueden moverse al mismo tiempo durante todas las operaciones de mecanizado.
 
Los sistemas de fresado CNC continuo de 5 ejes tienen una arquitectura de máquina similar a las fresadoras CNC indexadas de 5 ejes. Sin embargo, permiten el movimiento de los cinco ejes al mismo tiempo durante todas las operaciones de mecanizado.

De esta forma, es posible producir piezas con geometrías "orgánicas" complejas que no se pueden fabricar con el nivel de precisión alcanzado con ninguna otra tecnología. Estas capacidades avanzadas, por supuesto, tienen un alto costo, ya que se necesitan tanto maquinaria costosa como maquinistas altamente capacitados.


Centros CNC de fresado-torneado
   La pieza de trabajo está unida a un eje que puede girar a alta velocidad (como un torno) o colocarla en un ángulo preciso (como una fresadora CNC de 5 ejes).
   Las herramientas de corte de torno y fresado se utilizan para eliminar material de la pieza de trabajo, formando la pieza.
 
Los centros CNC de fresado y torneado son esencialmente tornos CNC equipados con herramientas de fresado CNC. Una variación de los centros de fresado y torneado son los tornos de estilo suizo, que suelen tener una mayor precesión.

Los sistemas de fresado-torneado aprovechan tanto la alta productividad del torneado CNC como la flexibilidad geométrica del fresado CNC. Son ideales para la fabricación de piezas con simetría rotacional 'suelta' (piense en árboles de levas e impulsores centrífugos) a un costo mucho más bajo que otros sistemas de mecanizado CNC de 5 ejes.


Para resumir
   Las fresadoras CNC de 3 ejes fabrican piezas con geometrías relativamente simples con excelente precisión y bajo costo.
   Los tornos CNC tienen el costo por unidad más bajo, pero solo son adecuados para geometrías de piezas con simetría rotacional.
   Las fresadoras CNC indexadas de 5 ejes fabrican piezas con características que no se alinean con uno de los ejes principales de forma rápida y con una precisión muy alta.
   Las fresadoras CNC continuas de 5 ejes fabrican piezas con geometrías "orgánicas" muy complejas y contornos suaves, pero a un coste elevado.
   Los centros CNC de fresado y torneado combinan los beneficios del torneado CNC y el fresado CNC en un solo sistema para fabricar piezas complejas a un costo menor que otros sistemas CNC de 5 ejes.



Beneficios y limitaciones del mecanizado CNC

Beneficios del mecanizado CNC
Aquí hay una lista de las fortalezas y limitaciones clave del mecanizado CNC. Úselos para ayudarlo a decidir si es la tecnología adecuada para su aplicación.
Piezas de alta precisión con tolerancias estrechas
El mecanizado CNC puede crear piezas con mayor precisión dimensional que la mayoría de las otras tecnologías de fabricación comunes. Durante los pasos de mecanizado de acabado final, el material se puede eliminar de la pieza de trabajo con mucha precisión, logrando tolerancias muy estrechas.

La tolerancia estándar de cualquier dimensión en el mecanizado CNC es de ± 0,125 mm. Se pueden fabricar características con tolerancias más estrictas de hasta ± 0,050 mm e incluso son factibles tolerancias de ± 0,025 mm. ¡Eso es aproximadamente un cuarto del ancho de un cabello humano!
Excelentes propiedades materiales

Las piezas mecanizadas CNC tienen excelentes propiedades físicas, idénticas al material a granel. Esto los hace ideales para aplicaciones donde el alto rendimiento es esencial.

Además, prácticamente todos los materiales comunes con suficiente dureza se pueden mecanizar con CNC. Esto brinda a los ingenieros la flexibilidad de seleccionar un material con propiedades óptimas para su aplicación.
Los avances de los sistemas CNC modernos, el software CAM y las cadenas de suministro digitales han acelerado enormemente los tiempos de producción. Ahora, las piezas mecanizadas por CNC suelen estar listas para su entrega en 5 días. Esto es comparable al cambio de rumbo de los procesos industriales de impresión 3D, como SLS.

A diferencia de las tecnologías formativas (moldeo por inyección), el mecanizado CNC no necesita ningún utillaje especial. Por lo tanto, la producción bajo demanda de prototipos y piezas únicas personalizadas es económicamente viable. Esto es especialmente relevante para prototipos y piezas metálicas personalizadas únicas, donde CNC es la solución más competitiva en costos.

El mecanizado CNC también es una opción muy competitiva en precio para la fabricación de volúmenes pequeños a medianos (de 10 a 100). De hecho, al pedir 10 piezas idénticas, el precio unitario se reduce en aproximadamente un 70 % en comparación con una pieza única. Esto se debe a que las 'economías de escala' comienzan a activarse: los costos iniciales relativamente altos de CNC se distribuyen entre múltiples partes.

Por el contrario, las tecnologías aditivas (impresión 3D) no escalan tan bien para volúmenes más altos: el precio unitario es relativamente estable. Las tecnologías formativas (moldeo por inyección o fundición a la cera perdida) solo tienen sentido económico para volúmenes de producción de miles: tienen costos iniciales muy altos.


Limitaciones del mecanizado CNC
Costos iniciales relativamente altos
En el mecanizado CNC, los costes de puesta en marcha están relacionados principalmente con la planificación del proceso. Este paso requiere la entrada manual de un experto, por lo que los costos iniciales suelen ser relativamente altos en comparación, por ejemplo, con la impresión 3D, donde la planificación del proceso está altamente automatizada. Sin embargo, todavía son mucho más bajos que los procesos de fabricación formativa (moldeo por inyección o fundición de inversión), que requieren la preparación de herramientas personalizadas.
Es importante tener en cuenta que los costos de puesta en marcha son fijos. Existe la oportunidad de reducir significativamente el precio unitario por pieza aprovechando las "economías de escala", como vimos anteriormente.
Al ser una tecnología sustractiva, el mecanizado de geometrías complejas tiene un costo mayor. También está restringida por la mecánica del proceso de corte. Las piezas con geometría compleja requieren el uso de un sistema de mecanizado CNC multieje o el trabajo manual del maquinista (reposicionamiento, realineación, etc.).
Para ayudarlo a mantener el precio de las piezas mecanizadas CNC al mínimo, hemos compilado una lista de consejos de diseño.
Dado que una pieza se produce quitando material de un bloque sólido, debe existir una herramienta de corte con una geometría adecuada. También debe poder acceder a todas las superficies necesarias. Por esta razón, no se pueden mecanizar piezas con geometrías internas o muescas muy pronunciadas (por ejemplo).
Sostener la pieza de trabajo de forma segura en su lugar es esencial para el mecanizado CNC e introduce ciertas limitaciones de diseño. Una sujeción incorrecta o una pieza de trabajo con poca rigidez pueden provocar vibraciones durante el mecanizado. Esto da como resultado piezas con menor precisión dimensional. Las geometrías complejas pueden requerir plantillas o accesorios personalizados.



Aplicaciones del mecanizado CNC
Una de las mejores cosas del mecanizado CNC es la amplia gama de aplicaciones que ha encontrado a lo largo de los años.
Aquí recopilamos algunos ejemplos recientes para ilustrar cómo los profesionales han explotado los beneficios del mecanizado CNC para obtener los mejores resultados en diferentes situaciones industriales. Úsalos como inspiración para tus proyectos.

Aeroespacial
Automotor
Diseño
Eléctrico
Industrial
Deportes

El mecanizado CNC es uno de los pocos procesos de fabricación que es adecuado para crear piezas para aplicaciones espaciales. No solo porque las piezas CNC tienen una excelente precisión y propiedades del material, sino también por la amplia gama de tratamientos superficiales que se pueden aplicar a las piezas después del mecanizado.
Por ejemplo, KEPLER utilizó materiales de grado espacial y mecanizado CNC para pasar de un boceto en una servilleta a un satélite en el espacio en 12 meses.

 
Mecanizado CNC frente a impresión 3D
Tanto el mecanizado CNC como la impresión 3D son herramientas excepcionales en el arsenal de un ingeniero. Sin embargo, sus beneficios únicos hacen que cada uno sea más adecuado para diferentes situaciones.
Al elegir entre el mecanizado CNC y la impresión 3D, hay algunas pautas simples que puede aplicar al proceso de toma de decisiones.
Como regla general, las piezas con geometrías relativamente simples, que pueden fabricarse con un esfuerzo limitado a través de un proceso sustractivo, generalmente deben mecanizarse con CNC, especialmente cuando se producen piezas de metal.
Elegir la impresión 3D en lugar del mecanizado CNC tiene sentido cuando necesita:
   Un prototipo de plástico de bajo coste
   Piezas con geometría muy compleja
   Un tiempo de entrega de 2 a 5 días
   Materiales especiales

Para resumir:
CNC ofrece una mayor precisión dimensional y produce piezas con mejores propiedades mecánicas que la impresión 3D, pero esto generalmente tiene un costo más alto para volúmenes bajos y con más restricciones de diseño.

Escalando la producción
Si se necesitan grandes volúmenes (miles o más), es probable que ni el mecanizado CNC ni la impresión 3D sean opciones adecuadas. En estos casos, las tecnologías de conformado, como el microfundido o el moldeo por inyección, son económicamente más viables debido a los mecanismos de economías de escala.
Para una referencia rápida, utilice la siguiente tabla. En esta simplificación, se supone que todas las tecnologías son capaces de producir la geometría de la pieza en cuestión. Cuando este no es el caso, la impresión 3D es generalmente el método de fabricación preferido.
Nº de piezas
   El plastico   Metal
1-10
   Impresión 3d   Mecanizado CNC (considere la impresión 3D)
10-100
   Impresión 3D y mecanizado CNC   Mecanizado CNC
100-1000
   Mecanizado CNC (considere el moldeo por inyección)   Mecanizado CNC (considere la fundición de inversión)
1000+
   Moldeo por inyección   Inversión o Fundición a presión


Diseño para mecanizado CNC
En menos de 15 minutos, aprenderá todo lo que necesita saber para diseñar piezas optimizadas para el mecanizado CNC: desde reglas de diseño para la maquinabilidad hasta consejos para la reducción de costos y desde pautas de selección de materiales hasta recomendaciones de acabado de superficies.


Restricciones de diseño de mecanizado CNC
Las restricciones de diseño en el mecanizado CNC son un resultado natural de la mecánica del proceso de corte y, en particular:

Geometría de la herramienta
La mayoría de las herramientas de corte de mecanizado CNC tienen una forma cilíndrica con un extremo plano o esférico, lo que restringe las geometrías de las piezas que se pueden producir.

Por ejemplo, las esquinas verticales internas de una pieza CNC siempre tendrán un radio, sin importar cuán pequeña sea la herramienta de corte que se utilice.
 
Acceso a herramientas
Las superficies a las que no puede acceder la herramienta de corte no pueden mecanizarse con CNC.

Esto prohíbe, por ejemplo, la fabricación de piezas con geometrías internas 'ocultas' y pone un límite a la profundidad máxima de un socavado.
 
Rigidez de la pieza
Debido a las fuerzas de corte y las temperaturas desarrolladas durante el mecanizado, es posible que la pieza de trabajo se deforme o vibre.

Esto limita, por ejemplo, el grosor de pared mínimo que puede tener una pieza mecanizada por CNC y la relación de aspecto máxima de las características altas.
 
Rigidez de la herramienta
Al igual que la pieza de trabajo, la herramienta de corte también puede desviarse o vibrar durante el mecanizado. Esto da como resultado tolerancias más flexibles e incluso la rotura de la herramienta.

El efecto se vuelve más prominente cuando aumenta la relación entre la longitud y el diámetro de la herramienta de corte y es la razón por la cual las cavidades profundas no se pueden mecanizar con CNC fácilmente.
 
Sujeción de piezas
La geometría de una pieza determina la forma en que se sostendrá en la máquina CNC y la cantidad de configuraciones requeridas. Esto tiene un impacto en el costo, pero también en la precisión de una pieza.

Por ejemplo, el reposicionamiento manual introduce un pequeño, pero no despreciable, error de posición. Este es un beneficio clave del mecanizado CNC de 5 ejes versus el de 3 ejes.



Reglas de diseño para el mecanizado CNC
En la siguiente tabla, resumimos cómo estas restricciones se traducen en reglas de diseño procesables.
Cavidades y bolsillos
Profundidad recomendada : 4 x ancho de la cavidad
Profundidad factible : 10 x diámetro de la herramienta o 25 cm (10'')

Las cavidades más profundas deben mecanizarse con herramientas de corte de mayor diámetro que afecten a los filetes de los bordes internos.
 
Bordes internos
Recomendado
: más grande que ⅓ x profundidad de la cavidad

Para los bordes verticales internos, cuanto más grande sea el filete, mejor.

Los bordes del suelo de una cavidad deben ser afilados o tener un radio de 0,1 mm o 1 mm.
 
Espesor mínimo de pared
Recomendado
: 0,8 mm (para metales)
Factible : 0,5 mm
Recomendado : 1,5 mm (para plásticos)
Factible : 1,0 mm

La disminución del espesor de la pared reduce la rigidez de la pieza de trabajo, lo que aumenta las vibraciones y reduce las tolerancias alcanzables.

Los plásticos son especialmente propensos a deformarse y ablandarse térmicamente, por lo que es necesario un espesor de pared mínimo mayor.
 
Agujeros
Diámetro recomendado
: tamaños de broca estándar
Profundidad recomendada : 4 x diámetro nominal
máx. profundidad : 10 x diámetro nominal

Se prefieren agujeros con diámetro estándar, ya que se pueden mecanizar con una broca estándar. Los agujeros ciegos mecanizados con taladro tendrán un suelo cónico.

Los orificios con un diámetro no estándar se mecanizarán con una herramienta de fresado y deben tratarse como cavidades (consulte la regla anterior). Los agujeros ciegos maquinados con una herramienta de fresado final serán planos.
 
Hilos
Longitud recomendada
: 3 x diámetro nominal
Tamaño recomendado : M6 o más grande
Tamaño factible : M2

Elija la rosca más grande posible, ya que son más fáciles de mecanizar. No son necesarias roscas de más de 3 veces el diámetro nominal.

Siempre diseñe hilos como cosméticos en su paquete CAD e incluya un dibujo técnico en su pedido.
 
Características altas
Recomendado máx. relación
: alto / ancho < 4

Las características altas son difíciles de mecanizar con precisión, ya que son propensas a las vibraciones. Tenga en cuenta la geometría general de la pieza: girar la pieza 90° durante el mecanizado cambia la relación de aspecto.
 
Pequeñas características
Recomendado
: 2,5 mm (0,100'')
Factible : 0,50 mm (0,020'')

Las cavidades y agujeros de hasta 2,5 mm (0,1'') se pueden mecanizar mediante CNC con herramientas de corte estándar. Cualquier cosa por debajo de este límite se considera micromecanizado y debe evitarse a menos que sea necesario.
 
Tolerancias
Estándar
: ± 0,125 mm (0,005'')
Factible : ± 0,025 mm (0,001'')

Las tolerancias (unilaterales, bilaterales, de interferencia o geométricas) deben definirse en todas las características críticas, pero NO sobretoleren.

Si no se especifica ninguna tolerancia en el dibujo técnico, se mantendrá el estándar de ± 0,125 mm.
 
Tamaño máximo de pieza
Fresado CNC
: 400 x 250 x 150 mm (típicamente)
Torneado CNC : Ø 500 mm x 1000 mm (típicamente)

Las máquinas CNC muy grandes pueden producir piezas con dimensiones de hasta 2000 x 800 x 1000 mm (78'' x 32'' x 40'').

Los sistemas de mecanizado CNC de 5 ejes suelen tener un volumen de construcción más pequeño.

 
Diseño de socavaduras
Las socavaduras son características que no se pueden mecanizar con herramientas estándar, sin importar cómo se gire la pieza, porque las herramientas de corte no pueden acceder a todas las superficies. Si las extrusiones de aluminio cuadradas se fabricaran con mecanizado CNC, sus ranuras se considerarían muescas.

Las socavaduras se pueden mecanizar utilizando herramientas de corte especiales en forma de T, en forma de V o en forma de piruleta si se diseñan correctamente.
Aquí hay algunas pautas prácticas para ayudarlo a comenzar a diseñar socavaduras.


Dimensiones de socavado
Ancho recomendado
: 3 mm (1/8'') a 40 mm (1 ½'')
máx. Profundidad : 2x ancho

Diseñe socavaduras con un ancho de incrementos de milímetros enteros o una fracción de pulgada estándar. Para socavaduras con dimensiones no estándar, se debe crear una herramienta de corte personalizada.

Las herramientas estándar tienen una profundidad de corte de aproximadamente dos veces su ancho. Esto limita la profundidad alcanzable.
 
Holgura de socavado
Mínimo recomendado espacio libre
: 4x profundidad

Para muescas en las caras internas, agregue suficiente espacio libre entre las paredes opuestas para garantizar el acceso a la herramienta.
 


parte 3


Materiales para mecanizado CNC
El mecanizado CNC se puede utilizar con una amplia gama de metales y plásticos de ingeniería.

En esta sección, aprenderá más sobre las características clave de los materiales más populares. También examinaremos los acabados más comunes que se aplican a las piezas mecanizadas por CNC.


Materiales para mecanizado CNC
Seleccionar el material correcto es un paso crucial en el proceso de diseño. La opción de material óptima depende en gran medida de su caso de uso y requisitos específicos.

Dado que se pueden mecanizar casi todos los materiales con suficiente dureza, CNC ofrece una amplia gama de opciones de materiales para elegir. Para las aplicaciones de ingeniería, los metales y los plásticos son los más relevantes y serán el tema central de esta sección.
Los acabados superficiales también pueden alterar las propiedades de las piezas mecanizadas CNC y los examinaremos a continuación.
Para comenzar, eche un vistazo a este árbol de decisiones. Contiene recomendaciones de materiales de alto nivel que cubren los requisitos de diseño más comunes.

 
Rieles
El mecanizado CNC se utiliza principalmente con metales y aleaciones de metales. El metal se puede utilizar tanto para la fabricación de prototipos y piezas únicas personalizadas como para la producción de lotes de bajo a medio. El aluminio 6061 es, con mucho, el material más utilizado en el mecanizado CNC.

Aluminio
Las aleaciones de aluminio tienen una excelente relación resistencia-peso, una alta conductividad térmica y eléctrica y protección natural contra la corrosión.
6061
 
7075
 
5083
 

Acero inoxidable
Las aleaciones de acero inoxidable tienen alta resistencia, alta ductilidad, excelente resistencia al desgaste y a la corrosión. Se pueden soldar, mecanizar y pulir.
304
 
316
 
2205
 
17-4
 

Aleación de acero
Aleaciones de acero de uso general con dureza, tenacidad, fatiga y resistencia al desgaste mejoradas sobre los aceros dulces, pero baja resistencia química.
4140
 
4340
 

acero dulce
Aleaciones económicas de uso general con buenas propiedades mecánicas, maquinabilidad y soldabilidad.
1018
 
1045
 
A36
 

Herramienta de acero
Excepcionalmente alta dureza, rigidez, abrasión y resistencia térmica. Se utilizan para troqueles, sellos, moldes y otras herramientas industriales.
D2
 
A2
 
O1
 

Latón
Excelentes características de maquinabilidad y fricción. Aspecto dorado estéticamente agradable.
C360
 


Plástica
Los plásticos son materiales livianos con una amplia gama de propiedades físicas. A menudo se utilizan por su resistencia química y sus propiedades de aislamiento eléctrico. Los plásticos comúnmente se mecanizan con CNC para fines de creación de prototipos antes del moldeo por inyección.

abdominales
Materiales termoplásticos comunes y livianos con buenas propiedades mecánicas y excelente resistencia al impacto.
ABS estándar
 

Policarbonato (PC)
Excelente resistencia al impacto, resistencia térmica y tenacidad. Puede ser de color o transparente. Adecuado para aplicaciones al aire libre.
ordenador personal
 


Nylon
Termoplástico de ingeniería de uso general con buenas propiedades mecánicas y excelente resistencia química.
nailon 6
 

POM (Delrín)
Termoplástico de ingeniería más fácil de mecanizar con alta rigidez, excelentes características de fricción y buena estabilidad térmica.
Delrín
 

OJEADA
Termoplástico de ingeniería de alto rendimiento utilizado en las aplicaciones más exigentes.
OJEADA
 


Acabados superficiales
Los acabados superficiales se aplican después del mecanizado y pueden cambiar la apariencia, la rugosidad de la superficie, la dureza y la resistencia química de las piezas producidas. A continuación se muestra un resumen rápido de los acabados más comunes para CNC.

Tal como se mecanizó
Las piezas mecanizadas tienen las tolerancias más estrictas, ya que no se realizan operaciones adicionales en ellas. Sin embargo, las marcas que siguen la trayectoria de la herramienta de corte son visibles.

La rugosidad estándar de la superficie de las piezas mecanizadas es de 3,2 μm (125 μin) y se puede reducir hasta 0,4 μm (16 μin) con más operaciones.


Costo extra: Ninguno
 
Tolerancias dimensionales más estrictas.
Sin coste añadido (acabado estándar).
Marcas de herramientas visibles.


Granallado
El granallado agrega un acabado superficial mate o satinado uniforme en una pieza mecanizada, eliminando todas las marcas de herramientas.

El granallado se utiliza principalmente con fines estéticos, ya que no se garantiza la rugosidad de la superficie resultante. Las superficies o características críticas (como los agujeros) se pueden enmascarar para evitar cualquier cambio dimensional.


Costo adicional : $
 
Acabado mate o satinado visualmente agradable.
Acabado superficial de bajo coste.
Disponible en diferentes grosores.
Afectará las dimensiones críticas y la rugosidad de la superficie.


Anodizado (transparente o coloreado)
El anodizado agrega un revestimiento cerámico delgado, duro y no conductor en la superficie de las piezas de aluminio, lo que aumenta su resistencia a la corrosión y al desgaste.

Las áreas críticas se pueden enmascarar para conservar sus estrictas tolerancias. Las piezas anodizadas se pueden teñir para producir una superficie lisa y estéticamente agradable.


Costo : $$
 
Revestimiento duradero y agradable a la vista.
Se puede aplicar a las cavidades internas.
Se puede colorear con cualquier tono Pantone.
Más frágil que el recubrimiento en polvo.
Solo compatible con aluminio y titanio.


anodizado de capa dura
El anodizado de capa dura produce un revestimiento cerámico más grueso y de alta densidad que proporciona una excelente resistencia a la corrosión y al desgaste.

El anodizado de capa dura es adecuado para aplicaciones funcionales. El espesor de recubrimiento típico es de 50 μm y, por lo general, no se aplica color. Las áreas críticas se pueden enmascarar para conservar sus estrictas tolerancias.


Costo adicional : $$$
 
Recubrimiento de alta resistencia al desgaste para aplicaciones de ingeniería de alta gama.
Se puede aplicar a las cavidades internas.
Buen control dimensional.
Más frágil que el recubrimiento en polvo.
Solo compatible con aluminio.


recubrimiento en polvo
El recubrimiento en polvo agrega una capa delgada de pintura polimérica protectora fuerte, resistente al desgaste y a la corrosión en la superficie de una pieza.

Se puede aplicar a piezas de cualquier material y está disponible en muchos colores.


Costo adicional : $$
 
Recubrimiento resistente al desgaste y la corrosión para aplicaciones funcionales.
Mayor resistencia al impacto que el anodizado.
Compatible con todos los materiales metálicos.
No se puede aplicar a superficies internas.
Menos control dimensional en comparación con el anodizado.
No apto para componentes pequeños.


Serigrafia
La serigrafía es una forma económica de imprimir texto o logotipos en la superficie de las piezas mecanizadas por CNC con fines estéticos.

Se puede utilizar además de otros acabados (por ejemplo, anodizado). La impresión solo se puede aplicar a las superficies externas de una pieza.


Costo adicional : $
 
Impresión de bajo costo de texto o logotipos personalizados.
Disponible en muchos colores.
Solo se puede aplicar a superficies planas externas de una pieza.


parte 4

Consejos para reducir costos
Obtenga más información sobre lo que afecta los costos en el mecanizado CNC. Utilice estos tres prácticos consejos de diseño para reducir el precio a la mitad y mantener su proyecto dentro del presupuesto.

Consejos para mantener su proyecto CNC dentro del presupuesto
El costo de las piezas mecanizadas CNC depende de lo siguiente:
   Tiempo de mecanizado y complejidad del modelo : cuanto más compleja sea la geometría de una pieza, más tiempo llevará mecanizar y más cara será.
   Costos de puesta en marcha : Estos están relacionados con la preparación de archivos CAD y la planificación del proceso. Son significativos para volúmenes más pequeños pero son fijos. Existe la oportunidad de reducir el precio unitario aprovechando ⦁   economías de escala.
   Costo del material y acabados : el costo del material a granel y la facilidad con la que se puede mecanizar ese material afectan en gran medida el costo total.

Como una regla de oro:
Para minimizar el costo de las piezas mecanizadas por CNC, utilice diseños con geometrías simples y características estandarizadas.
En las siguientes secciones, reexaminamos algunas de las reglas de diseño que visitamos anteriormente con la reducción de costos en mente. Con estos 3 consejos de diseño, puede reducir drásticamente el costo de sus piezas mecanizadas por CNC.


Sugerencia n.° 1: Aumente el tamaño de todos los filetes o agregue muescas a los bordes afilados
 
Para reducir los tiempos de mecanizado, agregue un filete lo más grande posible a todos los bordes verticales internos (y externos). De esta forma, se puede utilizar una herramienta más grande, eliminando más material con cada corte, y se puede seguir una trayectoria circular, cortando cada esquina a mayor velocidad.
Cuando se necesita un borde interno de 90°, reducir el radio no funcionará. En estos casos, use un socavado en su lugar (ver arriba).
Para minimizar el costo:
   Agregue un radio que sea ligeramente mayor que 1/3 de la profundidad de la cavidad.
   Agregue un pequeño filete también a los bordes externos.
   Use muescas cuando se requiera una esquina interna de 90°.
Consejo profesional: use el mismo radio para todos los bordes para ahorrar tiempo en los cambios de herramienta.


Consejo #2: Minimice el número de orientaciones de la máquina
 
La parte anterior requiere al menos dos configuraciones de máquina en una fresadora CNC de 3 ejes. Después de mecanizar las características de un lado, la pieza de trabajo se gira manualmente. Esto requiere mano de obra aumentando los costos.
Alternativamente, se pueden utilizar máquinas CNC de varios ejes. Esto también aumenta los costes de mecanizado, aunque entre un 60 y un 100 %.
Para minimizar el costo:
   Diseñe piezas que se puedan mecanizar en una o dos configuraciones en una fresadora CNC de 3 ejes.
   Si esto no es posible, considere dividir la pieza en múltiples geometrías que se puedan mecanizar en una configuración y ensamblar más tarde.

Consejo #3: Considere el costo del material
Aquí hay una tabla que resume el costo de la misma pieza mecanizada CNC en algunos de los materiales más comunes. Cada signo de dólar indica un aumento de precio del 25% aproximadamente.

Es obvio que seleccionar un material con propiedades físicas que superen los requisitos de su aplicación puede aumentar rápida e innecesariamente el costo de sus piezas mecanizadas por CNC.
Para minimizar el costo:
   Seleccione el material con el costo más bajo que tenga propiedades que cumplan con sus requisitos de diseño.
   Utilice cotizaciones instantáneas en línea para obtener comentarios rápidos sobre el precio de cada material.

La lista de verificación esencial de reducción de costos de CNC
Descargue la lista de verificación gratuita en PDF que le mostrará cómo optimizar su diseño para reducir a la mitad los costos de mecanizado CNC


Parte 5

Iniciar el mecanizado CNC
Con sus piezas diseñadas y optimizadas para el mecanizado CNC, es hora de empezar a pensar en la fabricación. En esta sección, lo guiamos a través de los 3 simples pasos necesarios para fabricar piezas personalizadas con mecanizado CNC.

Paso 1: exporte su diseño a un formato de archivo CAD compatible con CNC
 
Los formatos de archivo predominantemente utilizados en el mecanizado CNC son STEP e IGES. Estos formatos son de código abierto, estandarizados y se pueden usar en todas las plataformas.
Para mejores resultados:
Exporte sus diseños directamente desde su software CAD nativo al formato de archivo STEP.
También puede cargar archivos y obtener una cotización instantánea para los formatos de archivo utilizados en su software CAD nativo, incluidos Stp, Step, Igs, Xt, AutoCAD (DXF, DWG), PDF o Samples.


Paso 2: Preparar un dibujo técnico
 
No siempre se requiere un dibujo técnico para mecanizar piezas con CNC. Sin embargo, se recomienda incluir uno en su pedido, ya que contiene información que no se presenta en un archivo STEP.
Se requiere un dibujo técnico en las siguientes situaciones:
   Cuando tu diseño contiene hilos
   Cuando se especifican tolerancias
   Cuando ciertas superficies necesitan un acabado diferente

Paso 3: Obtenga una cotización instantánea y comience a fabricar
 
Con Super Ealge, la subcontratación de piezas para el mecanizado CNC es fácil, rápida y muy competitiva en precio.
Al combinar una red de servicios de fabricación con nuestro motor de abastecimiento inteligente, puede acceder instantáneamente a la capacidad de producción disponible para obtener las mejores cotizaciones y plazos de entrega posibles.
Cuando cargue sus piezas en Hubs, nuestro análisis automatizado de Diseño para maquinabilidad detectará cualquier posible problema de diseño antes de que comience la producción y le dará una cotización instantánea, basada en nuestro algoritmo de aprendizaje automático.
¡De esta manera, puede estar seguro de que siempre recibirá el mejor precio del mercado en los plazos de entrega más rápidos para sus piezas de mecanizado CNC!

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