6 métodos probados para la prototipación de piezas

Publicado el 12 de abril de 2019 | Por Judy, Gerente de Proyectos de WayKen

Ver es mejor que oír, la experiencia es el camino real. Aunque saltarse la prototipación durante el proceso de diseño puede ahorrar algo de tiempo, es probable que se pierda más tiempo durante el desarrollo. Si la gente está acostumbrada a probarse los pantalones antes de comprarlos y a hacer una prueba de conducción antes de comprar un coche, entonces sería sensato probar tu diseño con piezas de prototipo antes de la fase de desarrollo.

Mecanizado CNC para piezas de prototipo

No hay una única respuesta sobre cómo hacer un prototipo y qué proceso usar. A continuación se describe un proceso que se utiliza principalmente para procesar prototipos en el campo de la prototipación rápida: el mecanizado CNC. Es diferente de la impresión 3D y es una fabricación sustractiva. Por lo general, el proveedor recibe un proyecto y pasa por los siguientes pasos.

1. Analizar los planos de mecanizado y determinar el proceso

Según los planos de mecanizado proporcionados por el cliente, el personal puede analizar la forma, precisión dimensional, rugosidad superficial, material de la pieza, tipo de bruto y estado de tratamiento térmico. Luego selecciona la máquina herramienta, la herramienta, determina el dispositivo de posicionamiento y sujeción, el método de mecanizado, la secuencia de mecanizado y la cantidad de corte.

En el proceso de determinación del proceso de mecanizado, se debe considerar plenamente la función de instrucción de la máquina herramienta CNC utilizada y aprovechar al máximo la eficiencia de la máquina para lograr una ruta de procesamiento razonable, un menor número de pasadas y un tiempo de procesamiento más corto.

2. Calcular razonablemente el valor de coordenadas de la trayectoria de la herramienta

Según las dimensiones geométricas de las piezas mecanizadas y el sistema de coordenadas programado, se calcula la trayectoria de movimiento del centro de la herramienta para obtener todos los datos de posición de la herramienta. Generalmente, el sistema de control numérico tiene funciones de interpolación lineal y circular. Para el procesamiento de contornos de formas planas con formas simples (como piezas compuestas por líneas rectas y arcos circulares), solo se necesitan calcular el punto inicial, final y el arco de los elementos geométricos. El centro del círculo (o el radio del arco), la intersección de dos elementos geométricos o el valor de coordenadas del punto de tangencia.

Si el sistema CNC no tiene función de compensación de herramienta, se calcula el valor de coordenadas de la trayectoria de movimiento del centro de la herramienta. Para piezas con formas complejas (como piezas que consisten en curvas no circulares y superficies curvas), se requieren segmentos de línea recta (o arco) para aproximar la curva o superficie real, y se calculan las coordenadas de los nodos según la precisión de mecanizado requerida.

3. Escribir el programa de mecanizado CNC de la pieza

Según la trayectoria de la herramienta de la pieza, se calculan los datos de la trayectoria de movimiento de la herramienta, los parámetros de proceso determinantes y las acciones auxiliares. El programador puede programar las piezas según las instrucciones de función y el formato de bloque especificados por el sistema CNC. Al escribir, se debe tener en cuenta: primero, la normatividad de la escritura del programa debe ser fácil de expresar y comunicar; segundo, basándose en el pleno conocimiento del rendimiento e instrucciones de las máquinas herramienta CNC utilizadas, las técnicas usadas en cada instrucción y las habilidades de programación del segmento de programa.

4. Comprar materiales

Los materiales de mecanizado generales son metal y plástico. El metal es principalmente aluminio, acero inoxidable, chapa metálica, aleación de magnesio, aleación de titanio, etc. Los materiales plásticos son ABS, PMMA, PC, PP, POM, etc.

5. Proceso de mecanizado CNC

El primer paso en el procesamiento del material en la máquina es el desbaste. El desbaste debe usar una herramienta lo más grande posible para eliminar rápidamente una gran cantidad de material de la pieza con una gran cantidad de corte dentro del rango de potencia de la máquina o tolerancia de la herramienta. Para evitar que la pieza se afloje debido a la vibración de corte durante el desbaste, se debe comprobar a tiempo después de la apertura y realinear si es necesario.
Para piezas con cavidades complejas, debido a la herramienta grande utilizada para la apertura y el desbaste, queda una gran cantidad de espacio residual en las esquinas, y es necesario realizar un segundo desbaste o limpiar las esquinas con una herramienta más pequeña que la del desbaste. Cuando la zona de mecanizado es relativamente grande, se puede realizar un semiacabado para reducir el desgaste de la herramienta.
Para evitar el sobrecorte, los pasos anteriores deben dejar un margen suficiente y finalmente el proceso de acabado. En circunstancias normales, se intenta comprobar en la máquina herramienta, se retira tras pasar la prueba y se prepara la siguiente pieza para procesar.

6. Acabado

Existe una variedad de opciones de acabado para el tratamiento de superficie después de mecanizar las piezas CNC, incluyendo biselado manual, chorro de arena, pulido, chorro de arena, pintura, serigrafía, galvanizado, oxidación, etc.

Limpieza de esquinas: Debido a los defectos congénitos en el mecanizado CNC, el ángulo de limpieza estructural no puede estar completamente en su lugar. Casi todas las piezas grabadas y fresadas necesitan ser escariadas manualmente con herramientas específicas, y luego se ajusta la relación de ensamblaje.

Alisado: Es parte del tratamiento de superficie durante la producción de piezas de prototipo. Generalmente, la pieza necesita ser pulida después de ser mecanizada por CNC, porque la superficie tendrá algunas rebabas, marcas de herramienta, etc. Se necesita papel de lija para lijar y tiene diferentes granos. Cuanto menor el número, más grueso el grano; cuanto mayor el número, más fino el grano.

Pulido: Generalmente, tanto PMMA como PC necesitan ser pulidos para lograr un efecto transparente o de espejo.

Chorreado de arena: El chorreado de arena puede eliminar las rebabas en la superficie de la pieza (más pequeñas), hacer que la superficie forme pequeños poros, preparar para el procesamiento de superficie posterior, formar una capa de presión en la superficie y mejorar la resistencia a la fatiga de la superficie.

Pintura: La pintura en spray tiene un efecto protector y estético. El proveedor colorea según el número Pantone o RAL dado por el cliente.

Serigrafía: En el proceso que necesitas imprimir el logotipo, puedes elegir el color.

Galvanizado: Es un proceso de adherir una película metálica a la superficie de un metal u otro material por electrólisis para prevenir la oxidación del metal (como el óxido), mejorar la resistencia al desgaste, conductividad eléctrica, reflectividad de la luz, resistencia a la corrosión (sulfato de cobre, etc.) y mejorar la apariencia estética.

Oxidación: Es un proceso amplio para superar los defectos de dureza superficial y resistencia al desgaste de la aleación de aluminio, ampliar el rango de aplicación y prolongar la vida útil.

Resumen

El mecanizado CNC es el proceso más utilizado para la prototipación. Como fabricante profesional de prototipos, WayKen destaca en el mecanizado CNC de diversas piezas. Plazo de entrega corto, tolerancias estrictas, precio moderado, bienvenido a contactarnos para cualquier consulta.