Costos Fijos en Mecanizado CNC: Por Qué el Utillaje Es Clave para Precios Precisos

En el Grupo Eagle, proporcionamos fundición metálica y mecanizado CNC de servicio completo desde el inicio hasta el final. Parte de nuestra responsabilidad como proveedor es estimar el precio de la pieza para cada nuevo producto. Uno de los mayores ítems que afectan el precio final de la pieza en cualquier trabajo es el utillaje. En fundición metálica, el utillaje a menudo comprende patrones utilizados para crear moldes y núcleos. En mecanizado CNC, el utillaje puede referirse a fijaciones de sujeción de pieza, portaherramientas, herramientas de corte o placas de corte (tool inserts).

• Fijaciones de sujeción de pieza (Work holding fixtures) son dispositivos que mantienen la pieza estable mientras se realizan operaciones de corte.
• Portaherramientas (Tool holders) conectan máquinas de corte (como tornos, fresadoras o centros de mecanizado multi-eje) a herramientas de corte.
• Herramientas de corte (Cutting tools) son los elementos que entran en contacto directo con la pieza para remover material. Estos incluyen brocas, hojas de sierra y brochas.
• Placas de corte (Tool inserts) se usan en muchas herramientas de corte, pero no en todas. Son partes reemplazables que realizan el corte real cuando se fijan a la herramienta de corte.

Para una visión detallada del utillaje de fundición por inversión, lea nuestra publicación aquí.

Diseño de Utillaje para Mecanizado CNC

Eagle CNC ordena el utillaje después de recibir una orden de compra del cliente, pero las ruedas comienzan a girar temprano en el proceso. Después de que un cliente envía una RFQ, los ingenieros de Eagle CNC trazan el proceso que esperan usar para completar el trabajo. Parte de ese plan es el utillaje. Durante esta fase inicial, el taller decide si necesitará ordenar o crear utillaje personalizado, y estima cuántos artículos desechables se requerirán para completar el trabajo.

Utillaje Estándar (Stock Tooling) para Mecanizado CNC

En muchos casos, los talleres de mecanizado pueden usar fijaciones de sujeción de pieza estándar. Estos incluyen mordazas de máquina estándar, mordazas de torno, mordazas de pinza, tombstones, platos frontales y muchos más. Para referencia, el proveedor de utillaje Creston Industrial Sales proporciona una excelente lista de proveedores de fijaciones estándar.

De manera similar, los portaherramientas vienen en una variedad de configuraciones estándar, como portapinzas, portafresas y portabrocas de mandrinar, por nombrar algunos.

Fijaciones de Sujeción de Pieza Personalizadas

Si se requieren fijaciones de sujeción de pieza personalizadas, los talleres de mecanizado tienen la opción de producir la fijación internamente o subcontratar el trabajo a un proveedor especializado. En cualquier caso, las instalaciones de mecanizado generalmente diseñan las fijaciones ellas mismas, ya que la sujeción de pieza está estrechamente relacionada con el equipo y los procesos utilizados para el corte.

Sin embargo, es importante notar que las fijaciones no deben diseñarse para funcionar solo con una máquina. Según Dennis Chester, Ingeniero de Ventas en Eagle CNC, "Nos aseguramos de que el utillaje personalizado no sea específico de máquina, porque necesitamos garantizar entregas a tiempo incluso si una de nuestras máquinas está fuera de servicio por mantenimiento. Nuestro sistema asegura que podemos ejecutar casi cualquier trabajo en prácticamente cualquier máquina."

Las herramientas de corte personalizadas también se utilizan a menudo, pero casi siempre integran placas de corte desechables. De esa manera, la herramienta de corte puede durar la duración del proyecto, mientras que las placas pueden reemplazarse según sea necesario.

Arriba: fijación de sujeción de pieza personalizada; arriba: herramientas de corte personalizadas

¿Qué Afecta el Costo del Utillaje para Mecanizado CNC?

Al igual que con el utillaje de fundición metálica y cualquier otro costo fijo de fabricación, los costos de utillaje de mecanizado dependen en gran medida de la complejidad del trabajo. Si no se requieren fijaciones de sujeción de pieza personalizadas, los costos fijos serán más bajos. Del mismo modo, portaherramientas personalizados de complejidad limitada que puedan producirse internamente generalmente costarán menos que aquellos que requieren un proveedor especializado.

Otro costo fijo significativo en cualquier trabajo de mecanizado está relacionado con el número de herramientas de corte o placas de corte utilizadas. Si bien las placas de corte son relativamente económicas, a veces bien por debajo de $5 la pieza, deben afilarse y reemplazarse a menudo. Las instalaciones de mecanizado con conocimiento podrán predecir con precisión el número y tipo de placas de corte requeridas para completar un trabajo, y pueden factorizar este costo en su cotización.

¿Cuánto Dura el Utillaje de Mecanizado CNC?

Mientras que las fijaciones de sujeción de pieza pueden actualizarse y mantenerse para durar indefinidamente, las herramientas de corte desechables y las placas de corte son expendibles y deben reemplazarse a menudo. De hecho, una vida útil normal para una placa puede ser tan baja como 15 minutos de tiempo de corte.

La longevidad de la herramienta de corte depende de varios factores, incluyendo el material de la pieza y el proceso de mecanizado general. Para llevar a cabo operaciones de mecanizado, las placas de corte deben ser más duras que el material que están cortando. Metales blandos como el aluminio son mucho más fáciles, y por lo tanto más baratos, de mecanizar que metales duros como el acero al carbono. Metales más duros, procesos más exigentes y tiempos de entrega más rápidos también disminuyen la longevidad de las placas de corte y herramientas de corte desechables.

Para mejorar la vida de las herramientas de corte, el fabricante de herramientas Sandvik recomienda reducir la velocidad de corte (para reducir calor), optimizar el avance (para el tiempo de corte más corto), y optimizar la profundidad de corte (para minimizar el número de pasadas). El ambiente de corte también puede marcar la diferencia, como la adición de lubricante o equipo de refrigeración. Más allá de ajustes de proceso, algunas instalaciones de mecanizado pueden recomendar usar un material diferente o hacer cambios en el diseño para extender la vida del utillaje.

Debido a que los precios competitivos son tan vitales para los fabricantes hoy, el Grupo Eagle incorpora principios de Diseño para Fabricabilidad (DFM) en todos nuestros proyectos. Siguiendo prácticas DFM, podemos hacer sugerencias para diseño, materiales y procesos que resultarán en la más alta calidad y el menor precio por pieza.

Al comprender cómo funciona el utillaje para mecanizado CNC, los clientes pueden tomar un papel más activo en el diseño inicial y cotización de un nuevo producto.

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