En la fabricación a corto plazo, es difícil nombrar una tecnología mejor que el mecanizado CNC.Ofrece una combinación completa de ventajas que incluyen alto potencial de rendimiento, precisión y repetibilidad, una amplia selección de materiales y facilidad de uso.Si bien casi cualquier máquina herramienta puede controlarse numéricamente, el mecanizado de control numérico por computadora generalmente se refiere al fresado y torneado de varios ejes.
Para obtener más información sobre cómo se utiliza el mecanizado CNC para el mecanizado personalizado, la producción de bajo volumen y la creación de prototipos, Engineering.com habló con Wayken Rapid Manufacturing, un servicio de fabricación de prototipos personalizados con sede en Shenzhen sobre los materiales, la tecnología, las aplicaciones y el funcionamiento de las máquinas herramienta CNC. .
Cuando se trata de materiales, si se trata de láminas, placas o barras, lo más probable es que pueda mecanizarlos.Entre los cientos de aleaciones metálicas y polímeros plásticos que se pueden mecanizar, el aluminio y los plásticos de ingeniería son los más comunes para el mecanizado de prototipos.Las piezas de plástico diseñadas para ser moldeadas en la producción en masa a menudo se mecanizan en la fase de prototipo para evitar el alto costo y el tiempo de espera de la fabricación de moldes.
El acceso a una amplia gama de materiales es especialmente importante cuando se crean prototipos.Debido a que diferentes materiales tienen diferentes costos y diferentes propiedades mecánicas y químicas, puede ser preferible cortar un prototipo en un material más económico que el que se planeó para el producto final, o un material diferente puede ayudar a optimizar la resistencia, la rigidez o el peso de la pieza. en relación con su diseño.En algunos casos, un material alternativo para un prototipo puede permitir un proceso de acabado específico o ser más duradero que una pieza de producción para facilitar las pruebas.
También es posible lo contrario, con materiales básicos de bajo costo que reemplazan las resinas de ingeniería y las aleaciones metálicas de alto rendimiento cuando el prototipo se usa para usos funcionales simples, como verificación de ajuste o construcción de maquetas.
Aunque se desarrolló para la metalurgia, los plásticos se pueden mecanizar con éxito con el conocimiento y el equipo correctos.Tanto los termoplásticos como los termoestables se pueden mecanizar y son muy rentables en comparación con los moldes de inyección de tiradas cortas para piezas prototipo.
En comparación con los metales, la mayoría de los termoplásticos como el PE, el PP o el PS se derretirán o se quemarán si se mecanizan con los avances y las velocidades habituales en la metalurgia.Las velocidades de corte más altas y las velocidades de avance más bajas son comunes, y los parámetros de la herramienta de corte, como el ángulo de inclinación, son críticos.El control del calor en el corte es esencial, pero a diferencia de los metales, el refrigerante normalmente no se rocía en el corte para enfriarlo.Se puede usar aire comprimido para limpiar las virutas.
Los termoplásticos, especialmente los grados comerciales sin relleno, se deforman elásticamente a medida que se aplica la fuerza de corte, lo que dificulta lograr una alta precisión y mantener tolerancias estrechas, especialmente para detalles y detalles finos.La iluminación y las lentes de los automóviles son particularmente difíciles.
Con más de 20 años de experiencia en mecanizado CNC de plástico, Wayken se especializa en prototipos ópticos como lentes para automóviles, guías de luz y reflectores.Cuando se mecanizan plásticos transparentes como policarbonato y acrílico, lograr un alto acabado superficial durante el mecanizado puede reducir o eliminar operaciones de procesamiento como esmerilado y pulido.El mecanizado microfino con mecanizado de diamante de un solo punto (SPDM) puede proporcionar una precisión de menos de 200 nm y mejorar la rugosidad de la superficie en menos de 10 nm.
Si bien las herramientas de corte de carburo se usan comúnmente para materiales más duros como el acero, puede ser difícil encontrar la geometría de herramienta adecuada para cortar aluminio en herramientas de carburo.Por esta razón, a menudo se utilizan herramientas de corte de acero rápido (HSS).
El mecanizado CNC de aluminio es una de las opciones de materiales más típicas.En comparación con los plásticos, el aluminio se corta con altos avances y velocidades, y se puede cortar en seco o con refrigerante.Es importante tener en cuenta el grado de aluminio al configurarlo para cortarlo.Por ejemplo, los grados 6000 son muy comunes y contienen magnesio y silicio.Estas aleaciones proporcionan una trabajabilidad superior en comparación con los grados 7000, por ejemplo, que contienen zinc como ingrediente de aleación principal y tienen mayor resistencia y tenacidad.
También es importante tener en cuenta la designación de temple de un material de aluminio.Estas designaciones indican el tratamiento térmico o endurecimiento por deformación, por ejemplo, que ha sufrido el material y puede afectar el rendimiento durante el mecanizado y el uso final.
El mecanizado CNC de cinco ejes es un complejo más caro que las máquinas de tres ejes, pero están ganando terreno en la industria manufacturera debido a varias ventajas tecnológicas.Por ejemplo, cortar una pieza con características en ambos lados puede ser mucho más rápido con una máquina de 5 ejes, ya que la pieza se puede fijar de tal manera que el husillo pueda llegar a ambos lados en la misma operación, mientras que con una máquina de 3 ejes , la pieza requeriría dos o más configuraciones.Las máquinas de 5 ejes también pueden producir geometrías complejas y acabados superficiales finos para un mecanizado de precisión porque el ángulo de la herramienta se puede adaptar a la forma de la pieza.
Además de fresadoras, tornos y centros de torneado, las máquinas EDM y otras herramientas pueden controlarse con CNC.Por ejemplo, los centros CNC de fresado y torneado son comunes, así como la electroerosión por hilo y por penetración.Para un proveedor de servicios de fabricación, la configuración flexible de la máquina-herramienta y las prácticas de mecanizado pueden aumentar la eficiencia y reducir los costes de mecanizado.La flexibilidad es uno de los principales beneficios de un centro de mecanizado de 5 ejes, y cuando se combina con el alto precio de compra de las máquinas, un taller tiene un gran incentivo para mantenerlo funcionando las 24 horas del día, los 7 días de la semana si es posible.
El mecanizado de precisión se refiere a las operaciones de mecanizado que ofrecen tolerancias dentro de ±0,05 mm, lo que es ampliamente aplicable en la fabricación de piezas automotrices, de dispositivos médicos y aeroespaciales.
La aplicación típica del mecanizado microfino es el mecanizado con diamante de un solo punto (SPDM o SPDT).La principal ventaja del mecanizado con diamante es para piezas mecanizadas a medida con requisitos de mecanizado estrictos: precisión de forma inferior a 200 nm y mejora de la rugosidad de la superficie inferior a 10 nm.En la fabricación de prototipos ópticos, como plástico transparente o piezas metálicas reflectantes, el acabado de la superficie en los moldes es una consideración importante.El mecanizado con diamante es una forma de producir una superficie de alta precisión y alto acabado durante el mecanizado, especialmente para PMMA, PC y aleaciones de aluminio.Los proveedores que se especializan en el mecanizado de componentes ópticos a partir de plásticos son muy especializados, pero ofrecen un servicio que puede reducir drásticamente los costos en comparación con los moldes prototipo o de tiradas cortas.
Por supuesto, el mecanizado CNC se usa ampliamente en todas las industrias manufactureras para la producción de piezas y herramientas de uso final de metal y plástico.Sin embargo, en la producción en masa, otros procesos, como las técnicas de moldeo, fundición o estampado, suelen ser más rápidos y económicos que el mecanizado, una vez que los costos iniciales de los moldes y las herramientas se amortizan en una gran cantidad de piezas.
El mecanizado CNC es un proceso preferido para producir prototipos en metales y plásticos debido a su rápido tiempo de respuesta en comparación con un proceso como la impresión 3D, la fundición, el moldeado o las técnicas de fabricación, que requieren moldes, matrices y otros pasos adicionales.
Esta agilidad de "pulsar un botón" para convertir un archivo CAD digital en una pieza a menudo es promocionada por los defensores de la impresión 3D como un beneficio clave de la impresión 3D.Sin embargo, en muchos casos, el CNC también es preferible a la impresión 3D.
Puede llevar varias horas completar cada volumen de construcción de piezas impresas en 3D, mientras que el mecanizado CNC lleva unos minutos.
La impresión 3D construye piezas en capas, lo que puede dar como resultado una resistencia anisotrópica en la pieza, en comparación con una pieza mecanizada hecha de una sola pieza de material.
Una gama más estrecha de materiales disponibles para la impresión 3D puede limitar la funcionalidad de un prototipo impreso, mientras que un prototipo mecanizado puede fabricarse con el mismo material que la pieza final.Los prototipos mecanizados por CNC se pueden utilizar como materiales de diseño de uso final para cumplir con la verificación funcional y la verificación de ingeniería de los prototipos.
Las características impresas en 3D, como perforaciones, orificios roscados, superficies de contacto y acabados superficiales, requieren un procesamiento posterior, generalmente mediante mecanizado.
Si bien la impresión 3D brinda ventajas como tecnología de fabricación, las máquinas herramienta CNC de hoy en día brindan muchas de las mismas ventajas sin ciertos inconvenientes.
Las máquinas CNC de respuesta rápida se pueden utilizar de forma continua, las 24 horas del día.Esto hace que el mecanizado CNC sea económico para tiradas cortas de piezas de producción que requieren una amplia gama de operaciones.
Para obtener más información sobre el mecanizado CNC para prototipos y producción de tiradas cortas, póngase en contacto con Wayken o solicite un presupuesto a través de su sitio web.
Copyright © 2019 Engineering.com, Inc. Todos los derechos reservados.El registro o uso de este sitio implica la aceptación de nuestra Política de Privacidad.
Hora de publicación: 30-nov-2019