¿Cómo diseñar piezas usando máquinas CNC?

Para la mayoría de las personas, el conocimiento actual sobre las tecnologías de fabricación y creación de prototipos consiste principalmente en lo que aprenden en la escuela o lo que encuentran en Internet.

Muchos están al menos vagamente familiarizados con el proceso de impresión 3D, que puede ofrecer posibilidades de fabricación sostenibles y ecológicas. Pero a pesar de que la impresión 3D se está volviendo más popular, todavía no puede igualar las oportunidades que brinda la variedad de máquinas CNC que utilizan innumerables empresas en todo el mundo.

Aunque es mucho menos conocido por personas ajenas a la industria, el mecanizado CNC se volvió nada menos que revolucionario cuando se introdujo y sigue siendo un método de fabricación insustituible que es vital para una variedad de industrias, incluidas la aeroespacial, la medicina y la industria automotriz.

Pero, ¿qué son las máquinas CNC? ¿Y cómo puedes usarlos para diseñar varias partes?

Exploremos el proceso de diseño de piezas con mecanizado CNC y las decisiones que deberá tomar a continuación.

¿Qué es el mecanizado CNC?

Las máquinas CNC (Computer Numerical Control) son un tipo de mecanizado que utiliza direcciones de computadora para realizar tareas y movimientos específicos.

Toma una pieza de material en stock y luego utiliza una variedad de taladros, tornos y fresas para cortarla hasta que la pieza cumpla con las dimensiones exactas del diseño digital que se usó como base.

A diferencia de la impresión 3D, que moldea los materiales para formar una forma, el mecanizado CNC es un proceso sustractivo que corta capas del material hasta lograr la forma deseada.

Otra distinción importante es el propio proceso CNC. A diferencia de las máquinas operadas manualmente, el proceso con tecnología CNC está completamente automatizado, lo que significa que se requiere mucha menos supervisión para ejecutar un proyecto.

Además, el proceso automatizado también significa que la probabilidad de error humano se reduce al mínimo, y cada copia de la pieza es idéntica al original, hasta el más mínimo detalle identificable.

Sin embargo, aunque el proceso puede ser muy eficiente, hay muchas cosas que deben tenerse en cuenta para evitar errores costosos y garantizar que el proyecto se desarrolle sin problemas.

Repasemos algunas de las consideraciones más importantes cuando se trata de máquinas CNC para brindarle una mejor comprensión del proceso detrás del diseño de varias piezas.

Tipos de Máquinas CNC

Aunque las máquinas CNC pueden parecer un término bastante específico, en realidad abarca una gama de diferentes tipos de máquinas, como una fresadora CNC o una máquina de torno.

Las diferentes máquinas tienen sus propios puntos fuertes, así como sus usos típicos, que es importante conocer si desea lograr los mejores resultados.

Una máquina de torno es una opción popular, especialmente para diseñar formas cilíndricas, porque brinda versatilidad y rentabilidad que es difícil de igualar con otros tipos de fabricación.

Otra opción estándar es la máquina enrutadora CNC , que enruta trayectorias de herramientas en 3 ejes, ofreciendo una amplia gama de posibilidades para crear piezas al tiempo que reduce al mínimo los materiales desperdiciados.

Entonces tiene dos tipos de fresadoras:fresadoras CNC verticales y fresadoras CNC horizontales . Ambos utilizan una herramienta de corte alineada con la bancada de la máquina, con la principal diferencia de que uno de ellos es vertical y el otro es horizontal.

Materiales posibles

Al diseñar y fabricar una pieza, una de las primeras decisiones importantes que deberá tomar es el tipo de material que deseará utilizar.

Y la buena noticia es que hay una amplia gama de opciones de materiales para elegir cuando utiliza máquinas CNC para crear prototipos o fabricar sus piezas.

Algunos de los posibles factores que debe considerar al hacer una elección incluyen qué tan duradero y duro necesita que sea, su rigidez, resistencia a varios productos químicos, así como funciones mecánicas. En algunos casos, las consideraciones estéticas también pueden desempeñar un papel, aunque los otros factores deben ser lo primero.

Lo mejor de las máquinas CNC es que pueden manejar una amplia variedad de metales diferentes, incluidos acero, cobre, latón y aluminio, solo por nombrar algunos. Esto significa que puede personalizar su diseño de acuerdo con sus requisitos únicos y aprovechar las cualidades únicas de los diferentes tipos de metales.

En algunos casos, los plásticos pueden tener más sentido, que las máquinas CNC también pueden manejar con facilidad. El nailon es probablemente la opción más popular, pero también puede usar ABS, policarbonato, Delrin e incluso PTFE si necesita una opción que tenga una baja tasa de absorción de humedad.

Requisitos de ajuste

Hay una razón por la que la NASA y otros programas espaciales utilizan ampliamente el mecanizado CNC:es un proceso de fabricación que ayuda a lograr una precisión inigualable en cada pieza.

Pero aunque la tecnología es increíblemente precisa, todavía hay una tolerancia sobre cuánto puede desviarse una dimensión, incluso si los números son generalmente mínimos.

La tolerancia estándar de las máquinas CNC es de ± 0,125 milímetros, lo que es casi imposible de notar. Pero incluso eso puede ser una tolerancia demasiado grande en situaciones en las que cada fracción de milímetro importa, y es posible ajustar la tolerancia a ± 0,050 mm o incluso menos.

Al diseñar una pieza, debe saber con precisión cuántas tolerancias puede permitir y sopesar los beneficios potenciales de minimizar cualquier desviación frente a los mayores costos de reducir las tolerancias más allá de los estándares.

Tenga en cuenta que, en la mayoría de los casos, las máquinas CNC ya son increíblemente precisas, por lo que es probable que las imperfecciones no tengan ningún impacto en el rendimiento y el ajuste de su pieza.

También debe pensar en el diseño de su pieza y cómo se puede cambiar para adaptarse mejor a las capacidades de las máquinas CNC.

Por ejemplo, cuando su diseño requiere orificios, es posible que pueda reducir los costos si hace que la máquina los perfore por completo en lugar de que la máquina taladre solo una parte del material.

También debe considerar qué tan delgadas puede hacer las paredes. Eso dependerá no solo del diseño en sí, sino también del material que termines eligiendo para tu proyecto.

Finalmente, evite características complejas para su parte, ya que eso puede limitar la selección de máquinas CNC que pueden manejar la tarea. Es decir, considere si necesita muescas en cola de milano o ranuras en T, ya que requerirán herramientas especiales y mucho esfuerzo.

Opciones de acabado

Otra consideración clave al diseñar piezas con máquinas CNC será el acabado que desea que tengan sus piezas. Hay bastantes opciones para elegir, por lo que deberá considerar si las imperfecciones del acabado que no influyen en el rendimiento de la pieza son algo que puede permitir.

Cuando se utiliza una fresadora CNC, es probable que un acabado fresado, aunque muy preciso, deje marcas de herramientas visibles, lo que puede tener un impacto en la estética de la pieza.

El anodizado es otro acabado posible:es un proceso de agregar una película de óxido a las piezas metálicas usando electrolitos. Este tipo de acabado tiene algunas variedades diferentes, algunas más adecuadas para la industria aeroespacial y otras más adecuadas para piezas de motores y una gama de otras aplicaciones.

También puede optar por la opción de granallado, que es el proceso de eliminación de cualquier depósito superficial mediante la aplicación de finas perlas de vidrio a alta presión. El granallado se considera una buena opción si desea que su pieza sea más agradable estéticamente. Aún así, el proceso implica trabajo manual, lo que significa que siempre existe la posibilidad de imperfecciones.

Consejos esenciales

Como puede imaginar, usar máquinas CNC para diseñar piezas puede ser un proceso complicado que involucra muchas decisiones importantes, por lo que aquí hay algunos consejos que lo ayudarán a lograr los mejores resultados.

Por un lado, tenga mucho cuidado al familiarizarse con las limitaciones de los materiales y el tipo de mecanizado que desea utilizar. El mecanizado CNC tiene sus puntos fuertes y débiles, y algunas piezas simplemente no son ideales para fabricarse con esta tecnología.

Las paredes delgadas, las características diminutas e incluso las cavidades inusuales pueden no solo disparar los costos de su proyecto, sino también hacer que la pieza sea mucho menos estable.

Sin embargo, cada diseño de pieza es único, por lo que, a veces, la única forma de asegurarse de lograr los resultados que desea es consultar a personas que hayan enfrentado situaciones similares antes.

Si elige una empresa de mecanizado CNC confiable, pueden analizar los requisitos de su pieza y brindarle orientación sobre qué herramientas y máquinas son las más adecuadas para realizar el trabajo.

Un especialista experimentado también puede analizar su diseño y brindar sugerencias sobre los mejores materiales para usar, el acabado que se adaptaría a sus necesidades y qué máquina le brindaría la solución más rentable, así como los resultados más consistentes y confiables. .

También pueden brindarle información específica en diversas situaciones, lo que ayuda a evitar problemas costosos, como la deformación de piezas en el mecanizado CNC de aluminio.

A veces, es posible que los cambios aparentemente menores en el diseño que no afectan el rendimiento de la pieza pueden ayudar a reducir significativamente los costos de producción, por lo que definitivamente vale la pena tomarse el tiempo para explorar sus opciones al comienzo de todo el proceso.