{"id":1263,"date":"2024-11-27T11:50:32","date_gmt":"2024-11-27T03:50:32","guid":{"rendered":"https:\/\/chiggofactory.com\/?p=1263"},"modified":"2024-12-06T15:59:07","modified_gmt":"2024-12-06T07:59:07","slug":"a-complete-design-guide-to-cnc-machining","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/chiggofactory.com\/es\/a-complete-design-guide-to-cnc-machining\/","title":{"rendered":"Una gu\u00eda de dise\u00f1o completa para el mecanizado CNC"},"content":{"rendered":"\n
El dise\u00f1o juega un papel fundamental en el mecanizado CNC<\/a>, ya que sienta las bases de todo el proceso de fabricaci\u00f3n. Como es sabido, el mecanizado CNC utiliza m\u00e1quinas controladas por computadora para eliminar con precisi\u00f3n el material de una pieza de trabajo. El proceso es muy vers\u00e1til, repetible y preciso; adem\u00e1s, es compatible con una amplia gama de materiales, desde espuma y pl\u00e1stico hasta madera y metal.<\/p>\n\n\n\n Lograr estas capacidades depende en gran medida del dise\u00f1o del mecanizado CNC. Un dise\u00f1o eficaz no s\u00f3lo garantiza la calidad de la pieza, sino que tambi\u00e9n ahorra los costos de producci\u00f3n y el tiempo asociados con las piezas mecanizadas por CNC.<\/p>\n\n\n\n En esta gu\u00eda, analizaremos las restricciones de dise\u00f1o y proporcionaremos reglas de dise\u00f1o pr\u00e1cticas y valores recomendados para las caracter\u00edsticas m\u00e1s comunes que se encuentran en el mecanizado CNC. Estas pautas le ayudar\u00e1n a lograr los mejores resultados para sus piezas.<\/p>\n\n\n\n Para dise\u00f1ar correctamente piezas para el mecanizado CNC, primero debemos tener una comprensi\u00f3n clara de las diversas restricciones de dise\u00f1o inherentes al proceso. Estas restricciones surgen naturalmente de la mec\u00e1nica del proceso de corte y se refieren principalmente a los siguientes aspectos:<\/p>\n\n\n\n La mayor\u00eda de las herramientas de corte de mecanizado CNC tienen forma cil\u00edndrica y una longitud de corte limitada. Al retirar material de una pieza de trabajo, estas herramientas de corte transfieren su geometr\u00eda a la pieza. Esto significa que las esquinas internas de una pieza CNC siempre tendr\u00e1n un radio, sin importar cu\u00e1n peque\u00f1a sea la herramienta de corte. Adem\u00e1s, la longitud de la herramienta limita la profundidad m\u00e1xima que se puede mecanizar. Las herramientas m\u00e1s largas generalmente tienen una rigidez reducida, lo que puede provocar vibraciones o deformaciones.<\/p>\n\n\n\n Para eliminar material, la herramienta de corte debe acercarse directamente a la pieza de trabajo. Las superficies o caracter\u00edsticas a las que no se puede llegar con una herramienta de corte no se pueden mecanizar mediante CNC. Por ejemplo, las estructuras internas complejas, especialmente cuando hay m\u00faltiples \u00e1ngulos o caracter\u00edsticas dentro de una pieza que est\u00e1n bloqueadas por otra caracter\u00edstica o cuando hay una gran relaci\u00f3n de profundidad a ancho, pueden dificultar que la herramienta alcance ciertas \u00e1reas. Las m\u00e1quinas CNC de cinco ejes pueden aliviar algunas de estas limitaciones de acceso a las herramientas girando e inclinando la pieza de trabajo, pero no pueden eliminar por completo todas las restricciones, especialmente problemas como la vibraci\u00f3n de la herramienta.<\/p>\n\n\n\n Al igual que la pieza de trabajo, la herramienta de corte puede deformarse o vibrar durante el mecanizado. Esto puede resultar en tolerancias m\u00e1s flexibles, mayor rugosidad de la superficie e incluso rotura de herramientas durante el proceso de fabricaci\u00f3n. Este problema se vuelve m\u00e1s pronunciado cuando aumenta la relaci\u00f3n entre la longitud de la herramienta y su di\u00e1metro o cuando se cortan materiales de alta dureza.<\/p>\n\n\n\n Debido a la importante cantidad de calor generada durante el proceso de mecanizado y las fuertes fuerzas de corte involucradas, los materiales con baja rigidez (como ciertos pl\u00e1sticos o metales blandos) y estructuras de paredes delgadas son propensos a deformarse durante el mecanizado.<\/p>\n\n\n\n La geometr\u00eda de una pieza determina c\u00f3mo se sujetar\u00e1 en la m\u00e1quina CNC y la cantidad de configuraciones necesarias. Las piezas de trabajo complejas o de forma irregular pueden resultar dif\u00edciles de sujetar y pueden requerir fijaciones especiales, lo que puede aumentar los costes y el tiempo de mecanizado. Adem\u00e1s, al reposicionar manualmente los elementos de sujeci\u00f3n, existe el riesgo de introducir errores de posici\u00f3n peque\u00f1os pero no despreciables.<\/p>\n\n\n\n Ahora es el momento de traducir esas restricciones en reglas de dise\u00f1o viables. No existe un est\u00e1ndar universalmente aceptado en el mundo del mecanizado CNC, principalmente porque la industria y las m\u00e1quinas utilizadas est\u00e1n en constante evoluci\u00f3n. Sin embargo, las pr\u00e1cticas de procesamiento a largo plazo han acumulado suficiente experiencia y datos. Las siguientes pautas resumen los valores recomendados y factibles para las caracter\u00edsticas m\u00e1s comunes de las piezas mecanizadas por CNC.<\/p>\n\n\n\n Generalmente es aconsejable evitar las esquinas internas afiladas. La mayor\u00eda de las herramientas CNC son cil\u00edndricas, lo que dificulta lograr \u00e1ngulos internos agudos. El uso de los radios de esquina internos recomendados permite que la herramienta siga una trayectoria circular, lo que reduce los puntos de concentraci\u00f3n de tensiones y las marcas de mecanizado, lo que da como resultado un mejor acabado superficial. Esto tambi\u00e9n garantiza que se utilicen herramientas del tama\u00f1o adecuado, evitando que sean demasiado grandes o demasiado peque\u00f1as, manteniendo as\u00ed la precisi\u00f3n y la eficiencia del mecanizado. Para \u00e1ngulos agudos de 90 grados, se recomienda utilizar cortadores con ranura en T o corte de alambre en lugar de reducir los radios de las esquinas.<\/p>\n\n\n\n Las herramientas de fresado suelen tener bordes cortantes inferiores planos o ligeramente redondeados. Si el radio inferior dise\u00f1ado se alinea con el valor recomendado, se pueden utilizar fresas de extremo est\u00e1ndar para el mecanizado. Los maquinistas prefieren este dise\u00f1o porque permite el uso de herramientas f\u00e1ciles de usar y ampliamente disponibles, lo que ayuda a equilibrar los costos de procesamiento y la calidad en la mayor\u00eda de los casos. Si bien las fresas de extremo de bolas pueden adaptarse a cualquier radio inferior, pueden aumentar el tiempo y los costos de mecanizado debido a su forma.<\/p>\n\n\n\n Las m\u00e1quinas CNC tienen l\u00edmites para mecanizar paredes muy delgadas, porque la disminuci\u00f3n del espesor de la pared afecta la rigidez del material y reduce la precisi\u00f3n alcanzable, lo que puede provocar un aumento de las vibraciones durante el mecanizado. Los valores recomendados y factibles mencionados anteriormente deben evaluarse cuidadosamente caso por caso, ya que los materiales difieren en dureza y propiedades mec\u00e1nicas. Para paredes m\u00e1s delgadas, podr\u00edan ser preferibles procesos alternativos como la fabricaci\u00f3n de chapa.<\/p>\n\n\n\n Los agujeros se mecanizan utilizando una broca o una fresa. Las brocas est\u00e1n disponibles en tama\u00f1os est\u00e1ndar bien definidos, tanto en unidades m\u00e9tricas como imperiales. Los dise\u00f1adores suelen especificar los tama\u00f1os de los orificios en funci\u00f3n de estos di\u00e1metros est\u00e1ndar para garantizar que las herramientas adecuadas est\u00e9n disponibles. Esta pr\u00e1ctica evita la necesidad de herramientas personalizadas y puede generar importantes ahorros de costos, especialmente para orificios de alta precisi\u00f3n con di\u00e1metros inferiores a 20 mm, donde se recomienda encarecidamente utilizar un di\u00e1metro est\u00e1ndar.<\/p>\n\n\n\n Cuando el di\u00e1metro de un orificio no se alinea con el tama\u00f1o de una broca est\u00e1ndar, se utiliza una herramienta de fresado. Sin embargo, al mecanizar agujeros no est\u00e1ndar con una fresa de ranurar, es importante seguir la profundidad m\u00e1xima de cavidad recomendada para garantizar la estabilidad y la calidad del proceso de mecanizado. Si la profundidad del orificio excede el m\u00e1ximo recomendado, es posible que se necesiten brocas especializadas. 10 veces el di\u00e1metro nominal es t\u00edpico y 40 veces el di\u00e1metro nominal es factible.<\/p>\n\n\n\n Las brocas suelen crear agujeros ciegos con un fondo c\u00f3nico (en un \u00e1ngulo de 135 grados), mientras que los agujeros mecanizados con una fresa tienen un fondo plano. En el mecanizado CNC, generalmente no hay preferencia entre agujeros pasantes y agujeros ciegos, lo que significa que los dise\u00f1adores eligen el tipo de agujero en funci\u00f3n de las necesidades de dise\u00f1o o la funcionalidad espec\u00edficas.<\/p>\n\n\n\n Para un mecanizado \u00f3ptimo, la profundidad de las cavidades no debe exceder cuatro veces su ancho. Las cavidades con una profundidad superior a seis veces el di\u00e1metro de la herramienta se consideran profundas y pueden complicar el proceso de mecanizado. Estos desaf\u00edos pueden incluir deflexi\u00f3n de la herramienta, mala evacuaci\u00f3n de virutas e incluso rotura de la herramienta. Si se necesitan mayores profundidades, es aconsejable dise\u00f1ar piezas con profundidades de cavidad variables.<\/p>\n\n\n\n Las roscas internas se cortan con machos y las externas con matrices. Se pueden utilizar machos y matrices para cortar roscas hasta M2. Sin embargo, las herramientas de roscado CNC son comunes y las preferidas por los maquinistas, ya que limitan el riesgo de rotura del macho. Se pueden utilizar herramientas de roscado CNC para cortar roscas hasta M6.<\/p>\n\n\n\n La mayor parte de la carga aplicada a la rosca la absorben los primeros dientes (hasta 1,5 veces el di\u00e1metro nominal). Generalmente no son necesarias roscas tres veces m\u00e1s largas que el di\u00e1metro nominal.<\/p>\n\n\n\n Para machos que cortan roscas (como M6 e inferiores), generalmente se deja una longitud sin rosca equivalente a 1,5 veces el di\u00e1metro nominal de la rosca. Esto asegura que la porci\u00f3n principal de la rosca que soporta carga est\u00e9 completamente formada sin riesgo de da\u00f1ar la herramienta.<\/p>\n\n\n\n Para roscas grandes procesadas con herramientas de roscado CNC, debido a la alta precisi\u00f3n y al mejor control de las herramientas CNC, a veces las roscas se pueden procesar cerca del fondo del orificio, pero generalmente a\u00fan queda una peque\u00f1a cantidad de pieza sin rosca para garantizar Calidad de mecanizado y seguridad de herramientas.<\/p>\n\n\n\n La profundidad adecuada de enganche de la rosca puede garantizar la resistencia y confiabilidad de la conexi\u00f3n y al mismo tiempo evitar el procesamiento excesivo o el desperdicio de material. Si la profundidad de enganche es demasiado peque\u00f1a, es posible que la rosca no pueda soportar la carga esperada; si es demasiado profundo, puede aumentar la dificultad y el costo del procesamiento. Una profundidad de 1,5D generalmente se considera una opci\u00f3n segura que puede proporcionar suficiente resistencia, especialmente en aplicaciones mec\u00e1nicas generales.<\/p>\n\n\n\n La mayor\u00eda de las m\u00e1quinas CNC tienen un di\u00e1metro m\u00ednimo de herramienta de 2,5 mm, lo que significa que cualquier caracter\u00edstica menor a 2,5 mm ser\u00eda dif\u00edcil de mecanizar. Por ejemplo, para mecanizar una peque\u00f1a caracter\u00edstica de 0,5 mm, normalmente se requieren microherramientas muy peque\u00f1as o m\u00e9todos de mecanizado espec\u00edficos, como el microfresado o el mecanizado por descarga el\u00e9ctrica (EDM). Si bien estos m\u00e9todos pueden lograr caracter\u00edsticas muy peque\u00f1as, aumentan significativamente el tiempo de mecanizado e imponen mayores demandas sobre los equipos y las t\u00e9cnicas operativas, lo que a su vez aumenta los costos de mecanizado.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Se prefiere el texto grabado al texto en relieve porque requiere la eliminaci\u00f3n de menos material, lo que reduce el tiempo de mecanizado y el desperdicio de material. Las fuentes sans-serif simples, como Arial o Helvetica, con una profundidad de 5 mm, suelen ofrecer buena legibilidad y resultados de mecanizado. Adem\u00e1s, muchas m\u00e1quinas CNC vienen preprogramadas con estas fuentes comunes, lo que facilita el proceso de mecanizado sin requerir programaci\u00f3n adicional ni configuraciones complejas.<\/p>\n\n\n\n Un corte socavado es una caracter\u00edstica de una pieza de trabajo que las herramientas de corte verticales est\u00e1ndar no pueden alcanzar directamente, a menudo porque partes de la superficie est\u00e1n bloqueadas. Estas \u00e1reas requieren herramientas especializadas para el mecanizado. Hay dos tipos principales de socavados: ranuras en T y colas de milano.<\/p>\n\n\n\n Una ranura en T <\/strong>es una forma recortada com\u00fan que se asemeja a la letra \"T\". Las herramientas utilizadas para mecanizar ranuras en T constan de filos de corte horizontales y un eje vertical, lo que les permite cortar eficazmente la secci\u00f3n socavada en espacios reducidos. El ancho del corte suele oscilar entre 3 mm y 40 mm. Es recomendable utilizar tama\u00f1os est\u00e1ndar (como mil\u00edmetros enteros o pulgadas fraccionarias comunes), ya que es m\u00e1s probable que coincidan con las herramientas disponibles, evitando el costo y el tiempo adicionales asociados con las herramientas personalizadas.<\/p>\n\n\n\n Al dise\u00f1ar ranuras en T, una buena regla general es proporcionar un espacio libre equivalente a cuatro veces la profundidad del corte, asegurando que la herramienta tenga suficiente espacio operativo. Es importante tener en cuenta que la profundidad de corte de las herramientas de corte est\u00e1ndar a menudo est\u00e1 limitada por el dise\u00f1o de la herramienta, ya que la relaci\u00f3n t\u00edpica entre el di\u00e1metro de corte y el di\u00e1metro del eje es 2:1. Esto significa que la profundidad de mecanizado del socavado es limitada y esto debe tenerse en cuenta durante el proceso de dise\u00f1o.<\/p>\n\n\n\n Las ranuras de cola de milano<\/strong> tienen forma de cola de golondrina y un ligero \u00e1ngulo, normalmente utilizadas en aplicaciones que requieren un fuerte entrelazado mec\u00e1nico. Aunque en el mercado hay disponibles herramientas con varios \u00e1ngulos (que van desde 5 grados hasta 120 grados), las herramientas de 45 grados y 60 grados son est\u00e1ndar y se usan com\u00fanmente.<\/p>\n\n\n\n Utilice herramientas con di\u00e1metros grandes o est\u00e1ndar:<\/strong> dise\u00f1e piezas que puedan mecanizarse con herramientas de di\u00e1metro grande o est\u00e1ndar para garantizar un procesamiento m\u00e1s r\u00e1pido y evitar la necesidad de herramientas especializadas.<\/p>\n\n\n\n Evite caracter\u00edsticas no mecanizables: <\/strong>Ciertas caracter\u00edsticas, como los agujeros curvos, no se pueden producir con fresadoras, tornos o taladros CNC est\u00e1ndar. Si su dise\u00f1o requiere tales caracter\u00edsticas, considere utilizar mecanizado por descarga el\u00e9ctrica (EDM).<\/p>\n\n\n\n Especifique las tolerancias cuidadosamente:<\/strong> si no especifica tolerancias en su dise\u00f1o, los fabricantes normalmente utilizar\u00e1n el grado est\u00e1ndar ISO 2768. Si bien las m\u00e1quinas CNC modernas pueden lograr tolerancias m\u00e1s estrictas que las especificadas por la norma ISO 2768, evite tolerancias estrictas innecesarias, ya que aumentan tanto el tiempo como el costo.<\/p>\n\n\n\n Priorizar la funci\u00f3n sobre la est\u00e9tica:<\/strong> centrarse en la precisi\u00f3n de las caracter\u00edsticas esenciales en lugar de la est\u00e9tica. Las mejoras est\u00e9ticas se logran mejor mediante procesos posteriores al mecanizado.<\/p>\n\n\n\n Evite los agujeros de fondo plano: <\/strong>los agujeros de fondo plano requieren un mecanizado avanzado y pueden causar problemas en operaciones posteriores como el escariado.<\/p>\n\n\n\n Asegure la perpendicularidad de los orificios:<\/strong> Al perforar, aseg\u00farese de que las superficies de entrada y salida sean perpendiculares al eje de perforaci\u00f3n. Esto evita que la punta de la broca se desv\u00ede y reduce la dificultad de eliminar las rebabas alrededor de la salida del orificio.<\/p>\n\n\n\n El mecanizado CNC ofrece una versatilidad incre\u00edble, pero no todos los dise\u00f1os se pueden transformar f\u00e1cilmente en un producto f\u00edsico. Cada detalle del proceso de dise\u00f1o requiere una cuidadosa consideraci\u00f3n y verificaci\u00f3n. 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Geometr\u00eda de la herramienta<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
Acceso a herramientas<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
Rigidez de la herramienta<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
Rigidez de la pieza de trabajo<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
sujeci\u00f3n de piezas<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
Directrices de dise\u00f1o de mecanizado CNC<\/h2>\n\n\n\n
Bordes internos<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
\n
\n
Paredes delgadas<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
\n
Agujeros<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
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Cavidades y bolsas<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
\n
Trapos<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
\n
\n
\n
Peque\u00f1as caracter\u00edsticas<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
\n
Texto y letras<\/h3>\n\n\n\n
\n
Recortes<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
Otras reglas para el dise\u00f1o de mecanizado CNC<\/h3>\n\n\n\n
Transforme su dise\u00f1o CNC en piezas mecanizadas con Chiggo<\/h2>\n\n\n\n