3 Estrategias Comprobadas para Reducir Costes de Mecanizado de Aluminio

Es un diseñador que vino aquí para ahorrar algo de dinero en la etapa de prototipado. Diseñar cosas y fabricarlas son artes completamente diferentes. Los diseñadores apuntan a funcionalidad y estética y los ingenieros de manufactura se quedan con una geometría imposible después. Bueno, la situación no es tan mala, usualmente. La pieza es manufacturable pero los costes pueden ser mucho mayores de lo que podrían ser si la pieza fue inicialmente diseñada respecto a cómo se fabricaría. Veamos las piezas de aluminio CNC e intentemos reducir el coste de mecanizado de aluminio.

Aquí tiene algunos consejos que debe revisar antes de llevar su producto a la etapa de prototipado. Decidí ilustrar los consejos con un modelo de carcasa. Se supone que es un dispositivo simple, donde un panel se inserta en el agujero cuadrado y el dispositivo se monta con 4 tornillos. La imagen está abajo.

Consejo 1. Revise los Agujeros

Primero. Rosca Larga

Existe un concepto erróneo común de que cuanto más larga la rosca y el tornillo, más fuerte sujeta. Bueno, eso es completamente erróneo. Si hace un cálculo de fuerza, verá que solo los primeros dos o tres dientes de la rosca soportan el 80% de la fuerza. ¿Qué significa? Significa que no hay necesidad de hacer esos agujeros largos para tornillos largos.

Segundo. Agujeros Ciegos

Si el agujero es ciego y roscado, deje algo de espacio libre de rosca cerca del fondo del agujero. Al menos más de dos pasos. El punto es que el instrumento de roscar tiene 2 zonas. La primera es para "corte inicial". Su diámetro inicial del instrumento es el mismo que el diámetro interior de la rosca y crece gradualmente hacia el diámetro exterior para que el instrumento corte un poco más con cada vuelta. La segunda zona es para calibración. Hace la rosca más precisa. Así, el instrumento necesita algo más de espacio para cortar las últimas vueltas de la rosca completamente.

Tercero. Busque Agujeros Profundos

La guía general es mantenerlo no mucho más de 3 diámetros de longitud. La razón es que cuanto más profundo el agujero, más larga la broca. Brocas más largas son menos rígidas, más propensas a desviarse del eje y resultan en un agujero de baja calidad. Sin embargo, para tales agujeros, se usa la llamada broca de cañón. Puede crear agujeros de prácticamente cualquier longitud pero le costará más si tiene que usarla. Así que, si tiene agujeros profundos en su pieza, quizás valga la pena mirarlos. Por ejemplo, considere aumentar el diámetro si es posible. Solo para el prototipo. Le permitirá evitar instrumentos especiales pero la pieza puede retener sus principales características funcionales.

Consejo 2. Revise los Bolsillos (Pockets)

Primero. Ángulos de 90 Grados

La gente diseña piezas con bolsillos. Esos bolsillos tienen ángulos de 90 grados. Pero la mayoría de piezas en tecnología de prototipo se mecanizan usando centros de mecanizado CNC de fresado. Esto significa que la pieza se crea cortando virutas del bruto con un instrumento cilíndrico giratorio. Así que, ¿cómo puede hacer un ángulo de 90 grados en un espacio confinado? La respuesta es: No puede. Para cumplir el diseño, el fabricante tendrá que usar una máquina de cepillar y cortar el redondeo (fillet). En muchos casos, no necesita este ángulo. Solo deje el redondeo. Cepillarlo es una operación adicional innecesaria.

Seguro, hay casos donde necesita poner alguna pieza correspondiente en la ranura. Pero quizás debería considerar crear los mismos redondeos en la pieza que se insertará? Hacerlos no hace el programa CNC más difícil o largo. Si esta no es una opción, vale. Haga un corte cilíndrico (mire la imagen) de al menos 1/3 de la profundidad del bolsillo. Dejará al fabricante procesar la pieza en una fresadora y la pieza cuadrada correspondiente seguirá encajando.

Segundo. Evite Bolsillos Profundos

Ja, este fue mi error cuando empecé a mecanizar. Estaba haciendo una pala de turbina grande y tenía que mecanizar una pieza del aerofolio. Sin embargo, el bruto que elegí era demasiado pequeño, así que los útiles se fijaron justo en el límite del aerofolio. Debido a su tamaño y curvatura, el bolsillo en el medio era bastante profundo y como no podía moverme a ningún lado más que dentro del perímetro del aerofolio, o mi husillo golpearía los útiles y sería una catástrofe, tuve que elegir una fresa de 150 mm de largo y 10 mm. Si ponía profundidad de corte a más de 0.3 mm, se rompería como una ramita. Perdí 2 o 3 de ellas fresando esos aerofolios. Así que la moraleja es. Intente evitar bolsillos pequeños y profundos. De lo contrario, esté listo para comprar y perder algunos instrumentos.

Tercero. Evite Paredes Delgadas

Las paredes delgadas son el enemigo de todo fabricante. El mecanizado involucra mucha fuerza y calor. Las paredes delgadas son realmente dañadas por esos, así que si tiene algunos elementos adelgazados para evitar mucho peso, hágales más gruesos y taladre algunos agujeros en ellos en su lugar. O haga que las paredes delgadas se vuelvan más gruesas cuanto más cerca estén de su base.

Consejo 3. Revise los Requisitos de la Pieza

Muchos diseñadores piensan que cuanto más precisa es la pieza o más fino el acabado superficial, mejor. Este es un gran concepto erróneo. Seguro, las piezas rectificadas y pulidas lucen geniales, brillantes y no son tan susceptibles a la corrosión, sin embargo, fabricarlas es un proceso largo y costoso. Por eso las tolerancias y acabados superficiales de las piezas se diferencian.

Primero. Revise el Acabado Superficial

En ingeniería de manufactura, todas las superficies de las piezas se dividen en dos categorías. Funcionales y secundarias. Las Superficies Funcionales determinan la operación de la pieza en el mecanismo, por ejemplo, el agujero central interior de la rueda del coche es una superficie funcional porque se monta en el chasis. Esas superficies suelen ser las más precisas y finas de la pieza. Eso es lógico. Soportan todas las cargas y hacen todo el trabajo.

Las superficies secundarias, por otro lado, sirven como mediador entre las superficies funcionales o son necesarias para la resistencia de la pieza (añaden espesor). Por eso no tiene sentido hacer todas las superficies finas. Solo pagará 5 veces más por su pieza.

Segundo. Revise las Tolerancias

La historia aquí es la misma. ¿Por qué molestarse en rectificar y acabar todas las superficies a 0.005 mm de precisión si no van a usar esa ventaja. Al diseñar una pieza, primero determine sus superficies funcionales y céntrese en ellas.

En Conclusión

Hay millones de consejos para reducir costes de mecanizado. Algunos involucran posicionamiento correcto de tamaños en el dibujo de la pieza, otros involucran elegir o crear superficies para fijar la pieza. Hay métodos para mejorar el mecanizado sin modificar el diseño y muchas otras medidas complejas. Sin embargo, la persona que diseña el producto no tiene que saberlas. Un ingeniero de manufactura tiene que. Pero el suyo trabaja para una empresa de outsourcing así que tiene que tomar parte de su trabajo en la etapa de diseño al menos. Siguiendo estos consejos, reducirá significativamente el tiempo de mecanizado de su prototipo.