En la fabricación de tiradas cortas, 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 por control numérico por computadora generalmente se refiere al fresado y torneado de múltiples ejes.
Para obtener más información sobre cómo se utiliza el mecanizado CNC para mecanizado personalizado, producción de bajo volumen y creación de prototipos, ingeniería.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. .
En cuanto a los materiales, si se trata de láminas, placas o barras, es probable que puedas 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 producción en masa a menudo se mecanizan en la fase de prototipo para evitar el alto costo y el tiempo de entrega de la fabricación de moldes.
El acceso a una amplia gama de materiales es especialmente importante al crear 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 planeado para el producto final, o un material diferente puede ayudar a optimizar la resistencia, rigidez o peso de la pieza. en relación a su diseño.En algunos casos, un material alternativo para un prototipo puede permitir un proceso de acabado específico o hacerse más duradero que una pieza de producción para facilitar las pruebas.
También es posible lo contrario: materiales básicos de bajo costo que reemplazan a las resinas de ingeniería y las aleaciones metálicas de alto rendimiento cuando el prototipo se utiliza para usos funcionales simples como verificación de ajuste o construcción de maquetas.
Aunque se desarrollaron para trabajar metales, los plásticos se pueden mecanizar con éxito con el conocimiento y el equipo adecuados.Tanto los termoplásticos como los termoestables son mecanizables y 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 PE, PP o PS se fundirán o quemarán si se mecanizan con los avances y velocidades comunes al trabajo de metales.Son comunes velocidades de corte más altas y velocidades de avance más bajas, y los parámetros de la herramienta de corte, como el ángulo de ataque, son críticos.El control del calor en el corte es esencial, pero a diferencia de los metales, normalmente no se rocía refrigerante en el corte para enfriarlo.Se puede utilizar aire comprimido para eliminar las virutas.
Los termoplásticos, especialmente los grados básicos sin relleno, se deforman elásticamente cuando se aplica la fuerza de corte, lo que dificulta lograr una alta precisión y mantener tolerancias estrechas, especialmente para características y detalles finos.La iluminación y las lentes de los automóviles son particularmente difíciles.
Con más de 20 años de experiencia en el mecanizado de plástico CNC, Wayken se especializa en prototipos ópticos como lentes para automóviles, guías de luz y reflectores.Al mecanizar plásticos transparentes como policarbonato y acrílico, lograr un alto acabado superficial durante el mecanizado puede reducir o eliminar operaciones de procesamiento como el esmerilado y el pulido.El mecanizado microfino mediante mecanizado con diamante de un solo punto (SPDM) puede proporcionar una precisión inferior a 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 resultar difícil encontrar la geometría de herramienta adecuada para cortar aluminio en herramientas de carburo.Por este motivo, se suelen utilizar herramientas de corte de acero rápido (HSS).
El mecanizado de aluminio CNC es una de las opciones de materiales más habituales.En comparación con los plásticos, el aluminio se corta a altos avances y velocidades y se puede cortar en seco o con refrigerante.Es importante tener en cuenta el grado del aluminio al prepararlo 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 principal de la aleación y tienen mayor resistencia y tenacidad.
También es importante tener en cuenta la designación del temperamento de un material de aluminio.Estas designaciones indican el tratamiento térmico o endurecimiento por deformación, por ejemplo, al que se ha sometido el material y pueden afectar el rendimiento durante el mecanizado y el uso final.
El mecanizado CNC de cinco ejes es más caro y complejo que las máquinas de tres ejes, pero está ganando prevalencia 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 una 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 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 de electroerosión y otras herramientas pueden controlarse mediante CNC.Por ejemplo, los centros de torneado y fresado CNC son comunes, así como la electroerosión por hilo y por platina.Para un proveedor de servicios de fabricación, la configuración flexible de las máquinas herramienta y las prácticas de mecanizado pueden aumentar la eficiencia y reducir los costos 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 se ve altamente incentivado a mantenerlo funcionando las 24 horas del día, los 7 días de la semana, si es posible.
El mecanizado de precisión se refiere a operaciones de mecanizado que ofrecen tolerancias dentro de ±0,05 mm, lo cual 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 personalizadas con estrictos requisitos de mecanizado: 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 piezas de plástico transparente o metal reflectante, el acabado superficial en 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 están altamente especializados, pero ofrecen un servicio que puede reducir drásticamente los costos en comparación con moldes de prototipos o tiradas cortas.
Por supuesto, el mecanizado CNC se utiliza 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 baratos que el mecanizado, una vez que los costes iniciales de los moldes y las herramientas se amortizan en un gran número de piezas.
El mecanizado CNC es un proceso preferido para producir prototipos en metales y plásticos debido a su rápido tiempo de entrega en comparación con procesos como la impresión 3D, la fundición, el moldeado o las técnicas de fabricación, que requieren moldes, troqueles y otros pasos adicionales.
Esta agilidad de "pulsar un botón" para convertir un archivo CAD digital en una pieza es a menudo 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 reducida 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 para 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 orificios, orificios roscados, superficies de contacto y acabado de superficies, requieren un posprocesamiento, generalmente mediante mecanizado.
Si bien la impresión 3D ofrece ventajas como tecnología de fabricación, las máquinas herramienta CNC actuales ofrecen 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.
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Hora de publicación: 30-nov-2019