Dominar el mecanizado de esquinas internas:una guía completa para ingenieros

El problema de las esquinas afiladas en el mecanizado surge cuando las herramientas de corte cilíndricas se encuentran con esquinas interiores afiladas en elementos internos como cavidades cuadradas. La forma de las herramientas de corte les impide cortar una esquina exacta. En cambio, el radio de corte mínimo es igual al filete del radio de la herramienta.

Este es un problema inevitable ya que la geometría de las herramientas de corte es simplemente incapaz de mecanizar esquinas interiores afiladas. Al mismo tiempo, se espera que algunas características internas tengan esquinas afiladas. Normalmente, este requisito es para aplicaciones de ensamblaje, donde la característica interna sirve como asiento/cámara para colocar una pieza externa con esquinas exteriores afiladas.

Sin embargo, estos requisitos contradictorios no crean un punto muerto. Los ingenieros y maquinistas han ideado numerosas maniobras de diseño para abordar este problema.

Cambiar las esquinas a redondeos

La solución más sencilla y obvia es evitar por completo las esquinas interiores afiladas. Es cierto que esto puede no parecer una “solución” al problema en cuestión, pero es lo que recomiendan los expertos en todos los ámbitos. La mayoría de los diseños son flexibles para cambiar el radio de las esquinas, con pequeños ajustes se logra el trabajo manteniendo la misma funcionalidad.

El principal motivo de esta recomendación es su sencillez. Todas las técnicas de mecanizado de esquinas que analizaremos más adelante requieren esfuerzo, costo y tiempo adicionales. Si hay una manera de evitarlos, priorízala.

La otra razón es la estabilidad del proceso. Las herramientas de corte como las fresas no son adecuadas para mecanizar cajeras muy profundas. La profundidad máxima de corte generalmente recomendada es cuatro veces el diámetro de la herramienta. Más allá de estos límites, comienzan a aparecer problemas como vibración, rotura de herramientas y acabado superficial deficiente. Todo esto dificulta la capacidad de la herramienta de corte para producir esquinas interiores afiladas de alta calidad.

Por lo tanto, cuando los diseñadores eligen convertir esquinas en redondeos, también deben prestar atención al radio del redondeo. Dependiendo de la profundidad de la cavidad, deben seleccionar un radio de esquina apropiado que el departamento de producción pueda mecanizar de forma segura y que también preserve la funcionalidad de la pieza.

Filetes de chuletón y hueso de perro

Otra solución es agregar socavaduras en cada esquina afilada. Un corte socavado es una característica de mecanizado en la que el corte se extiende hacia la esquina más allá de la periferia del bolsillo interno. En otras palabras, elimina material sobrante de las esquinas.

Esto funciona mejor cuando necesita esquinas interiores afiladas para colocar un componente externo dentro del bolsillo interno. No afecta la funcionalidad o el rendimiento del conjunto y aun así deja espacio para que encaje el componente correspondiente. Además, podría conducir a una reducción de peso útil.

Hay dos soluciones populares que los maquinistas utilizan habitualmente para las esquinas afiladas en el mecanizado.

chuletón

El tipo de corte de esquina más sencillo y sencillo es el "T-Bone". En esta operación, la cortadora se mueve hacia la esquina en una sola dirección. Normalmente, la extensión del corte es al menos la mitad del diámetro del cortador para dejar el espacio adecuado para que los objetos coincidentes encajen entre sí.

Hueso de perro

El otro tipo de corte es el "hueso de perro", que debe su nombre a su parecido con la forma de un hueso de perro. Se diferencia de los T-bones en que extiende el corte en dos direcciones en lugar de solo una. Este tipo de socavado es un poco más complejo de mecanizar, pero es estéticamente agradable.

Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)

Ahora, digámonos un poco y veamos soluciones ligeramente fuera del territorio del mecanizado clásico. La electroerosión es un proceso de fabricación popular que utiliza chispas eléctricas entre la pieza de trabajo y la herramienta para eliminar el material mediante fusión y erosión. Tiene aplicaciones especiales en el mecanizado de esquinas interiores. Analizaremos dos tipos de procesos de electroerosión:electroerosión por fregadero y electroerosión por hilo.

erosión por electroerosión por fregadero

En un proceso de electroerosión por fregadero, la herramienta de corte es un troquel diseñado a medida que se baja (hunde) gradualmente en la pieza de trabajo. Dado que el troquel es la forma negativa de la geometría característica, es un componente externo. Por lo tanto, puede tener esquinas afiladas sin ningún problema.

EDM por hilo

La electroerosión por hilo es diferente de la electroerosión por fregadero. Su herramienta es un alambre delgado que se mueve a lo largo de los contornos del elemento para cortar el material. Es muy adecuado para mecanizar esquinas afiladas debido a su tamaño de herramienta increíblemente pequeño, de menos de 0,1 mm de diámetro. Esto significa que la electroerosión por hilo puede producir esquinas interiores con un radio tan pequeño como 0,05 mm, lo cual es "afilado" por supuesto.

Sin embargo, el proceso de electroerosión tiene desventajas. Generalmente, la electroerosión es mucho más lenta que el mecanizado convencional y los fabricantes deben tener una razón sólida para justificar su uso para el mecanizado de esquinas. Además, la electroerosión puede resultar complicada de planificar para los maquinistas debido a su complejidad. Además, se limita únicamente a materiales conductores de electricidad y tiene un acabado superficial deficiente que puede requerir un procesamiento adicional para alcanzar la marca.

Corte manual

Finalmente, cuando las máquinas no logran producir una esquina afilada de alta calidad, las habilidades manuales resultan útiles. El último recurso es utilizar varias herramientas manuales para cortar, esmerilar y pulir la esquina interna para lograr la forma deseada.

Algunas herramientas manuales comunes incluyen cinceles, limas y papel de lija. Es comprensible que los procesos manuales consuman mucho tiempo y ciertamente no sean tan precisos como los de las máquinas. Sin embargo, cuando el uso de máquinas no es factible, son una buena alternativa.

El tema de las esquinas afiladas en el mecanizado es interesante y todos, desde diseñadores hasta maquinistas, aportan sus soluciones innovadoras para abordar este problema. Los diseñadores tienen una variedad de opciones para elegir cuando se enfrentan a esquinas interiores afiladas, lo que les brinda una libertad de diseño apreciable.

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