Dominar la Profundidad de Corte Consistente: 4 Técnicas Comprobadas para Mecanizado CNC

4 Formas de Asegurar Profundidad de Corte Consistente (incluso en superficies que son todo menos planas): En lo que respecta a su CNC, el mundo es todo sol y rosas: su herramienta de corte nunca se desvía ni se desgasta, su sujeción es rígida y libre de vibraciones, y la superficie de su pieza de trabajo es perfectamente plana. Sin embargo, aquellos de nosotros con materia gris aquí en el mundo real, sabemos que la verdad de la situación es cualquier cosa menos perfecta – las herramientas se desgastan, los dispositivos flexionan, y esa superficie que está a punto de cortar es tan plana como la buena Tierra misma.

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Si sigue nuestro blog, ya sabe que hemos hablado sobre cómo domar la deflexión de herramienta, y compartido algunos consejos sobre mejores prácticas para sujeción de trabajo. Hoy, vamos a cubrir algunos trucos que puede usar para mantener una profundidad de corte consistente al grabar, marcar o fresar superficies que no son exactamente el niño poster de la planitud.

Definiendo Planitud:
Simplemente puesto, el término "planitud" se usa para describir un área entre dos líneas paralelas dentro de la cual debe yacer una superficie. Esta especificación a menudo funcionará en conjunto con otras cotas en el plano para describir el rango de posibles ubicaciones de una superficie dada:

Crédito de imagen: https://www.engineeringessentials.com/gdt/flatness/flatness.htm

Como puede o no haber realizado ya, ninguna superficie es perfectamente plana – de hecho, muy pocas superficies siquiera se acercan a la planitud perfecta – y cuando se trata de piezas manufacturadas, la planitud cuesta dinero. Así que, si no tiene que ser plano, o si el plano no lo define como plano, tiene que asumir que realmente no lo es. Dependiendo de lo que necesite hacer en una superficie particular, su planitud (o falta de ella) necesitará jugar un papel clave en su estrategia de fresado.

Método 1 de Profundidad de Corte Consistente: Cualificar la Superficie

Si puede hacerlo, cualificar la superficie es, con mucho, la forma más fácil y segura de asegurarse de que la superficie en la que va a trabajar es razonablemente plana y verdadera. Cualificar una superficie es solo una forma elegante de decir fresado frontal de toda la superficie, quitando unas pocas milésimas a la vez hasta que toda la superficie sea razonablemente uniforme en términos de planitud. Una pasada de cualificación es a menudo el primer paso que verá al ver un proceso de fresado en una planta de producción o en línea y esto es por varias razones, no la menos importante es asegurar la planitud de la superficie en cuestión.

Cuando se comienza con una pieza de lingote o material en bruto, cualificar una superficie es casi siempre una opción y en general es solo una buena práctica de mecanizador. Sin embargo, a veces cualificar la superficie simplemente no es una opción – como cuando se trabaja con material de fundición a presión, una forja, o con piezas terminadas que simplemente necesitan marcado o serialización. En estos casos, se necesitará emplear una estrategia diferente para lograr un buen resultado.

Método 2 de Profundidad de Corte Consistente: Uso de una Herramienta de Grabado con Resorte

Si todo lo que necesita hacer es un proceso básico de grabado o marcado de piezas, y su superficie está un poco "por todos lados", una herramienta de grabado con resorte puede ser justo lo que el médico ordenó. Las herramientas con resorte vienen en unas pocas variedades diferentes, siendo las versiones más populares una versión con resorte de una herramienta de grabado de vástago partido tradicional y una "broca de grabado por arrastre" con resorte, también conocida como herramienta "escriba".

Herramienta de Grabado con Resorte: Esta herramienta puede ayudarle a mantenerse en el rango en trabajos básicos de grabado.

Las herramientas de grabado con resorte incorporan un sistema mecánico compresible entre la interfaz del husillo y la herramienta de corte. Estos ensamblajes de herramienta suelen tener entre 0,20" y 0,40" de recorrido del resorte, por lo que pueden absorber un cambio bastante dramático en la altura Z mientras mantienen una presión descendente consistente en la pieza de trabajo. Las brocas de grabado con resorte utilizan una herramienta de grabado de vástago partido con punta y como tal pueden producir una variedad de anchos y profundidades de grabado. Las herramientas de grabado por arrastre o escriba literalmente solo se arrastran sobre una superficie y no están diseñadas para incorporar un elemento rotacional en el proceso. Como resultado, las herramientas escriba son realmente solo adecuadas para marcado de piezas muy somero.

Si bien estas herramientas no serán de mucha ayuda cuando se trata de aplicaciones de fresado o taladrado, funcionan muy bien para marcado de piezas de profundidad somera a moderada. Sin embargo, hay algunos inconvenientes para este tipo de herramienta: un tamaño de vástago común para estas herramientas es ¾", que puede ser demasiado grande para algunos husillos. Además, dado que estas herramientas son un ensamblaje mecánico, generalmente están limitadas a 10.000 RPM máx. Esta limitación puede obligarlo a reducir su velocidad de avance, aumentando su tiempo de ciclo.

Así que, si necesita equiparse para serializar mil piezas de aluminio fundido, una herramienta con resorte probablemente hará el trabajo. Sin embargo, si está planeando completar un proceso de fresado o taladrado, o si el trabajo requiere un grabado profundo, ancho o intrincado/de alta calidad, puede que necesite recurrir a otros métodos para hacer el trabajo.

Método 3 de Profundidad de Corte Consistente: Uso de un Sistema de Tastado Táctil para Mapear una Superficie Irregular

El mapeo de superficie mediante tastado táctil generalmente implica dar a la máquina varios detalles básicos sobre lo que desea tastar: tamaño del área de tastado, paso de la cuadrícula de tastado, y así sucesivamente. A partir de ahí, la máquina tocará la pieza de trabajo tantas veces como sea necesario para tastar el área especificada al paso de cuadrícula deseado. Una vez que el ciclo de tastado táctil está completo, el control de la máquina tomará el archivo de corte que ha sido programado para cortarse en una superficie 2D plana y lo modificará con la variación en Z de la pieza de trabajo que se encontró durante el ciclo de tastado. De esta manera, cuando el cortador procede al proceso de fresado o grabado en la superficie, su profundidad variará automáticamente para que obtenga una profundidad de corte consistente independientemente de la variación en la altura Z de la superficie.

No todas las máquinas CNC ofrecen tastado táctil, y el mapeo de superficie no siempre es una opción cuando lo hacen. Pero si su máquina tiene tastado y mapeo de superficie, no es mala idea familiarizarse con ello – nunca sabe cuándo podría ser útil.

Método 4 de Profundidad de Corte Consistente: Mapeo de Superficie CMM y Proyección de Imagen en CAM

Cuando todo lo demás falla… cuando no puede cualificar la superficie, cuando una herramienta con resorte no hará lo que necesita y su máquina CNC no tiene tastado táctil, cuando tiene una CMM por ahí que está disponible para usar y no le importa hacer un montón de trabajo CAM, hay una opción de último recurso.

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Usar una CMM para mapear una superficie con el fin de compensar la irregularidad de altura es muy similar a hacerlo en la propia máquina CNC – sin embargo, sin el lujo de tener el mapeo, fresado y NC integrados en uno, el proceso se vuelve mucho más laborioso.

Este proceso es lo suficientemente involucrado como para que fácilmente se pudiera escribir un artículo entero solo para esto. En un esfuerzo por ser conciso, lo reduciré a un resumen paso a paso:

• 1. Cargue la pieza de trabajo en la CMM
• 2. Mida manualmente tantos puntos como sea necesario para realizar la variabilidad completa de la superficie dentro del área de trabajo
• 3. Exporte la nube de puntos resultante a su software CAD
• 4. Cree splines vinculando los puntos medidos para crear un mapa de superficie 3D
• 5. Exporte el mapa de superficie 3D al software CAM
• 6. Proyecte la obra de arte / características fresadas sobre la superficie 3D
• 7. Genere las trayectorias de herramienta necesarias y publique el archivo de corte en su CNC
• 8. Cargue la pieza de trabajo en la CNC y ejecute la pieza

Para ser claros: este proceso necesitaría repetirse al 100% para cada una de las corridas de piezas. Como probablemente pueda decir, tener que usar este método podría fácilmente tomar un trabajo que se haría de principio a fin en aproximadamente un día usando tastado en la máquina, y estirarlo a varios días – simplemente debido a la naturaleza tediosa de tener que usar una CMM para mapear la superficie.

Nada en este mundo es perfecto – pero la capacidad de manejar imperfecciones para producir un buen resultado sin importar qué es una de las cosas que separa a los buenos mecanizadores de los grandes. Espero que los métodos descritos en esta publicación le den una ventaja la próxima vez que se enfrente a una pieza de trabajo que se parece más a una papa frita que a un panqueque.