Diseño CNC para fabricabilidad (DFM): Su lista de verificación completa

El mecanizado CNC se encuentra entre los métodos de fabricación más populares porque el proceso es altamente versátil, repetible y fiable; además, es compatible con una amplia gama de materiales, desde madera y plástico hasta espuma y metal. Los equipos de producto que se centran en DFM durante la fase de diseño pueden reducir drásticamente los tiempos de producción y los costes asociados con las piezas mecanizadas por CNC.

En esta guía descargable, hemos compilado ocho consideraciones comunes de DFM que deben permanecer en mente al diseñar piezas para mecanizado CNC. Puede ahorrar tiempo y coste significativos comprobando su diseño contra esta lista antes de enviarlo a fabricación.

Las 8 principales consideraciones de diseño para fabricación en mecanizado CNC

1. ¿Hay bolsillos profundos (deep pockets) en el diseño?

Los bolsillos o ranuras profundos y estrechos deben mecanizarse con herramientas más largas, y las herramientas más largas son más propensas a la rotura y también pueden causar vibraciones (chatter). Además, se necesitan varias pasadas para mecanizar un bolsillo profundo, lo que aumenta el tiempo de mecanizado y los costes de fabricación.

Evite diseñar piezas con bolsillos profundos siempre que sea posible. Si no se puede evitar un bolsillo profundo, los ingenieros y diseñadores deben disminuir su profundidad tanto como sea posible o aumentar el área de sección transversal del bolsillo. Como regla, la profundidad del bolsillo no debe exceder 3x el diámetro de la herramienta que se utiliza para hacerlo. Por ejemplo, los bolsillos no deben ser más profundos de 1,5" cuando se utiliza una fresa de 0,5". Los ingenieros pueden tener que ajustar esta cifra según el material que estén utilizando y las herramientas disponibles.

2. ¿Hay regiones estrechas (narrow regions)?

Las regiones estrechas son difíciles de fabricar porque el tamaño de la fresa está restringido por la distancia más pequeña entre las diversas caras de la característica. Las fresas largas y de diámetro pequeño son propensas a la rotura y vibraciones.

Evite diseñar características o caras que sean demasiado estrechas para que una fresa pase fácilmente. Si no se pueden evitar las regiones estrechas, sin embargo, no deben ser demasiado profundas. Recuerde que la profundidad de cualquier característica debe ser menor que 3x el diámetro de la herramienta. Como mejor práctica, las secciones de pared deben ser mayores de 0,01 pulgadas de espesor. Una fresa más corta con un diámetro mayor también puede emplearse para reducir las vibraciones.

3. ¿Hay esquinas interiores agudas (sharp internal corners)?

Dado que todas las brocas CNC son circulares, es difícil lograr esquinas interiores agudas. En su lugar, la broca dejará atrás un bolsillo de espacio sin mecanizar llamado radio de esquina interior (internal corner radius). Es posible mecanizar esquinas interiores agudas usando soluciones alternativas, como el mecanizado por descarga eléctrica, pero estos métodos tienden a ser costosos.

Evite las esquinas interiores agudas siempre que sea posible. Idealmente, un radio de esquina necesita ser ligeramente mayor que la fresa. Si un radio de esquina tiene el mismo diámetro que la fresa que se usa para formarlo, puede causar vibraciones y desgaste prematuro de la herramienta.

Aumentar los radios de esquina más allá del valor estándar en tan solo 0,005" puede dar a la herramienta suficiente espacio para moverse y seguir una trayectoria más circular.

4. ¿Hay características inaccesibles (inaccessible features)?

Las características inaccesibles como contrabajos (counterbores) que se abren dentro de otro bolsillo o bolsillos con ángulos de desmoldeo negativos tardan más en mecanizarse, si es que es posible, porque la herramienta de corte no puede acceder fácilmente a ellos, lo que a su vez aumenta los costes.

Debe asegurar que una herramienta de corte tenga acceso completo a todas las características dentro de una pieza sin ser bloqueada por otra característica.

5. ¿Hay filetes exteriores (outside fillets)?

Los filetes exteriores, o filetes en los bordes superiores de bolsillos, bosses y ranuras, requieren una fresa excepcionalmente afilada y una configuración precisa. Ambos requisitos pueden ser prohibitivamente caros para algunos equipos de producto. Para evitar incurrir en estos costes, bisel (bevel) o chaflane (chamfer), en lugar de filetear, los bordes exteriores de las características.

6. ¿Son las paredes de la pieza demasiado delgadas?

Cuando se trata de mecanizado CNC con metal, las paredes delgadas aumentan las vibraciones (chatter), lo que puede comprometer la precisión del proceso de mecanizado y el acabado superficial de la pieza. Con los plásticos, las paredes delgadas pueden causar deformación (warping) y ablandamiento. Como tal, debe hacer todo lo posible para evitar diseñar piezas con paredes delgadas.

El espesor mínimo de pared ideal para metales es 0,8 mm y para plásticos 1,5 mm. Puede lograr secciones más delgadas sin riesgo significativo, pero esto debe evaluarse caso por caso.

7. ¿Hay agujeros de fondo plano (flat-bottomed holes)?

Los agujeros de fondo plano requieren operaciones de mecanizado avanzadas y a menudo causan problemas en operaciones posteriores como el escariado (reaming). Evite crear agujeros ciegos (blind holes) con fondo plano, especialmente agujeros pequeños, y en su lugar use una broca helicoidal estándar (twist drill) para crear agujeros con fondos cónicos. Los ángulos de cono son comúnmente 118° o 135°.

8. ¿Pueden las brocas de la máquina CNC entrar y salir fácilmente?

La punta de la broca divagará (wander) cuando entre en contacto con la superficie del material si esa superficie no es perpendicular al eje de la broca. Además, las rebabas de salida irregulares alrededor del orificio de salida dificultarán la eliminación de la rebaba. Para facilitar la entrada y salida, evite diseñar características de orificio con caras de inicio y fin que no sean perpendiculares al eje de la broca.

Resumen de las 8 consideraciones de diseño para mecanizado CNC

1. Evite diseñar piezas con bolsillos profundos siempre que sea posible porque los bolsillos profundos y estrechos pueden aumentar el tiempo y el coste de mecanizado.
2. Evite diseñar características o caras demasiado estrechas para que una fresa pase fácilmente, para prevenir roturas de herramienta y vibraciones.
3. Las esquinas con radio (centro) o «dog bones» (derecha) son buenas alternativas a las esquinas interiores agudas.
4. Asegure que una herramienta de corte tenga acceso completo a todas las características dentro de una pieza sin ser bloqueada por otra característica.
5. Evite filetes exteriores (izquierda) y opte por bordes chaflanados (derecha) para ahorrar tiempo y coste.
6. Evite diseñar paredes delgadas, ya que aumentarán las vibraciones en metales y causarán deformación o ablandamiento en plásticos.
7. Evite agujeros de fondo plano que pueden causar problemas para operaciones posteriores como el escariado.
8. Siempre que sea posible, diseñe características de orificio con caras de inicio y fin perpendiculares al acceso de la broca.

Comience con un experto en DFM y Fast Radius

Diseñar para la fabricabilidad acelera el proceso de mecanizado CNC, reduce los costes operativos, eleva la eficiencia energética y ayuda a los equipos de producto a crear piezas limpias y funcionales. Consulte esta lista de verificación corta a menudo para asegurarse de que sus diseños están en el camino correcto, pero un socio de fabricación experimentado como Fast Radius puede ofrecer información más matizada.

El equipo de Fast Radius puede ayudar a ingenieros, diseñadores y equipos de producto a asegurar que no fallan en lo que respecta a DFM. Tenemos acceso a las últimas tecnologías de diseño digital disponibles para que nuestros socios puedan llevar sus diseños al siguiente nivel, mientras proporcionamos asesoramiento experto sobre fabricabilidad y calidad de piezas. Además, nuestros expertos están preparados para asistir a los clientes con diseño y prototipado para una gama de métodos de fabricación, desde mecanizado CNC y moldeo por inyección hasta fundición de uretano e impresión 3D. Creemos algo increíble. Contáctenos hoy.

Para más lecciones de diseño e información sobre todo lo relacionado con el mecanizado CNC, consulte el centro de aprendizaje de Fast Radius.

¿Listo para fabricar sus piezas con Fast Radius?

Solicite su presupuesto