Coste del mecanizado CNC explicado: Factores clave que definen el presupuesto de tu proyecto

Las máquinas CNC han revolucionado completamente la fabricación, permitiendo a los diseñadores de productos automatizar la fabricación y producir piezas mecanizadas de alta calidad. Sin embargo, muchos diseñadores de productos encuentran la estimación del coste de mecanizado CNC bastante desafiante. Como resultado, a menudo se sienten abrumados cuando reciben cotizaciones de proyectos de los fabricantes.

Varios factores afectan el coste de tu proyecto de mecanizado CNC, incluyendo diseño del producto, elección de material, tecnología de fabricación, herramientas y acabado superficial.

Este artículo cubrirá todos estos factores. Y al final de esta lectura, aprenderás cómo estimar (y reducir) tus costes de mecanizado CNC y crear las piezas perfectas para tu proyecto.

Factores que afectan los costes de mecanizado CNC

#1 Complejidad del diseño

El mecanizado CNC es un proceso de fabricación sustractivo —lo que significa que usa herramientas de corte para remover porciones de material de una pieza de trabajo hasta que se forma la pieza deseada. Como resultado de este modo de operación, existen ciertas restricciones de diseño en el mecanizado CNC.

Por ejemplo, las esquinas verticales internas de las piezas mecanizadas por CNC siempre tendrán un radio independientemente del tamaño de tu herramienta de corte. Además, las herramientas de corte CNC típicamente acceden a la pieza de trabajo desde la superficie superior, lo que hace que sea desafiante (y costoso) fabricar ciertas características o piezas.

Cuanto más complejo sea tu diseño de producto, más tiempo tomará mecanizar tu pieza, resultando en costes de mecanizado más altos. Por lo tanto, para simplificar tu diseño de producto y reducir tus costes de fabricación, deberías optimizar tu diseño implementando los siguientes consejos:

• Añade un radio de esquina en los bordes internos para tener en cuenta la forma cilíndrica de la herramienta de corte CNC. El radio debe ser al menos un tercio de la profundidad de la cavidad y debe ser el mismo para todos los bordes internos para ahorrar tiempo y eliminar la necesidad de herramientas adicionales.

Figura 1: Radio de esquina en bordes internos

 

• Usa rebajes (undercuts) cuando necesites crear un borde interno de 90° ya que reducir el tamaño de la herramienta fresa de extremo no hará el trabajo.

Figura 2: Cuando necesitas fabricar un borde interno de 90°, reducir el radio de la herramienta fresa de extremo no funcionará. En su lugar, quieres crear un rebaje con un radio de al menos tres veces la profundidad de la cavidad.

 

• Limita la profundidad de las cavidades a cuatro veces su longitud (o ancho). Las cavidades con una relación profundidad-ancho menor requieren herramientas fresa de extremo especializadas, aumentando los costes de fabricación.

Figura 3: Limita la profundidad de las cavidades

 

• Diseña los rebajes para tener una profundidad de aproximadamente dos veces su ancho y suficiente holgura para permitir el acceso de la herramienta de corte. Como regla, la holgura debe ser al menos cuatro veces la profundidad del rebaje, especialmente si usarás una herramienta de corte de ranura en T.

Figura 4: Los rebajes requieren herramientas específicas y relación profundidad-ancho para reducir costes de mecanizado CNC

Figura 5: Añade holgura a los rebajes cuando planees usar la herramienta de corte de ranura en T

 

• Minimiza el número de orientaciones de mecanizado manteniendo las características en un lado de la pieza de trabajo a menos que sea absolutamente necesario hacer lo contrario. Por ejemplo, tendrás que configurar una fresadora CNC de 3 ejes dos veces para crear el producto que se muestra a continuación.

Figura 6: Minimiza el número de orientaciones de mecanizado

 

#2 Mano de obra

El proceso de desarrollo de productos usando máquinas CNC implica varios pasos. Por ejemplo, primero necesitas crear un archivo CAD 3D antes de convertirlo en un programa de computadora que la máquina CNC usa para automatizar la fabricación.

Debido a que estos procesos se suman a los costes de mano de obra, puedes reducir costes realizando algunos de estos procesos tú mismo en lugar de subcontratar. Por ejemplo, puedes crear el CAD 3D de tu producto antes de subcontratar la revisión y producción a un ingeniero de fabricación.

Tus costes de fabricación también dependen del número de piezas (o unidades) que producirás, con unidades más altas traduciéndose en costes de fabricación más altos. Sin embargo, puedes esperar un coste por pieza menor para producción a granel comparado con producción de baja cantidad.

#3 Elección del material de ingeniería

El material que elijas para tu producto es un gran determinante de los costes de mecanizado CNC. Como el mecanizado CNC es un proceso sustractivo, tiende a usar más material que los procesos de fabricación aditiva como la impresión 3D. Los talleres de mecanizado CNC típicamente compran estos materiales en bloques y calculan los precios por bloque.

Los dos tipos de materiales comúnmente usados para proyectos de mecanizado CNC son metales y plásticos. Los metales son generalmente más caros que los plásticos, así que puedes esperar gastar más al fabricar piezas de metal que de plásticos. La Tabla 1 presenta los costes aproximados de materiales para proyectos de mecanizado CNC.

#4 Acabado superficial

Las piezas mecanizadas por CNC usualmente salen de la línea de producción con un impresionante acabado superficial (ver Figura 7).

Figura 7: El acabado superficial tal como sale mecanizado de una pieza mecanizada por CNC

 

Los mecanizadores no te cobrarán una tarifa adicional para crear estas piezas tal como salen mecanizadas. Sin embargo, deberías esperar una cotización de proyecto más alta si tu producto requiere operaciones adicionales de post-procesado (como anodizado, pulido y recubrimiento en polvo).

Figura 8: Piezas mecanizadas por CNC con acabado superficial anodizado

 

La subcontratación puede ayudarte a reducir costes de fabricación

Muchos diseñadores de productos de primer nivel y dueños de negocios reducen costes de mecanizado subcontratando sus proyectos de fabricación a talleres de mecanizado CNC en China. Por ejemplo, digamos que buscas fabricar una pieza compleja usando máquinas CNC multi-eje. En este escenario, puedes esperar pagar tan bajo como $40 por hora en China, mientras que los fabricantes europeos (o americanos) podrían cobrar hasta $120 por hora.

Sin embargo, solo porque los precios sean más amigables en Asia, no significa que debas lanzarte con cualquier fabricante chino. En su lugar, debes elegir un fabricante con tecnologías CNC de vanguardia e ingenieros, técnicos y expertos en control de calidad (QC) altamente cualificados.

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