El fresado CNC consiste en cortar una pieza de trabajo utilizando herramientas de corte computarizadas y multipunto. Conocido por su exactitud y precisión, el proceso es una parte integral de varias industrias, siendo las más notables la automotriz y la aeronáutica.
Este artículo explica todo lo que necesita saber sobre el proceso de fresado CNC antes de elegirlo para su proyecto.
¿Qué es el fresado CNC??
Es un proceso controlado por computadora que implica el uso de una herramienta de corte para eliminar parte de una pieza de trabajo. La configuración básica consiste en colocar la pieza de trabajo en la mesa de la máquina mientras la(s) herramienta(s) de corte conectada(s) al husillo gira y se mueve para dar forma a la pieza de trabajo en un producto terminado.
La rotación y el movimiento de la herramienta de corte dependen del tipo de fresadora CNC y del nivel de sofisticación. El proceso es muy versátil y compatible con varios materiales como aluminio, plástico, madera y vidrio.
Las piezas fresadas por CNC tienen una tolerancia alta, ya que las máquinas fresadoras pueden alcanzar una tolerancia de entre +/- 0.001 in y +/- 0.005 in (algunas máquinas pueden alcanzar una tolerancia de +/- 0.0005 in).
¿Cómo funciona el fresado CNC?
Junto con el taladrado y el torneado CNC, el fresado CNC constituye la base de la Mecanizado CNC proceso. Sin embargo, tiene un mecanismo único en comparación con los demás.
El proceso funciona mediante la eliminación de partes de una pieza de trabajo utilizando una herramienta de corte cilíndrica giratoria controlada por computadora que gira y se mueve a lo largo de múltiples ejes.
Pasos generales de la Proceso de fresado CNC
El fresado CNC se puede dividir en tres pasos importantes:
Paso 1: preparar un modelo CAD 2D o 3D
Utilice software CAD/CAM como Autodesk Inventor o SolidWorks para crear un dibujo mecanizable en 2D/3D del producto final.
Preparación de un archivo CAD para mecanizado CNC depende de su software. Por un lado, algunos programas pueden convertir imágenes 2D en archivos CAD 3D. Por otro lado, algún software te permite rastrear una imagen 2D para convertirla en un archivo 3D.
También hay un dibujo técnico entregado al operador que contiene información como:
- Características/dimensiones críticas de una pieza
- Tolerancias
- Indicación de hilos
- Preferencias de acabado
- lineas de construccion
Paso 2: exporte su diseño a un formato de archivo compatible con CNC
La fresadora CNC no comprenderá el modelo que diseñe a menos que esté en un formato de archivo de mecanizado CNC compatible. Por lo tanto, es necesario exportar su modelo CAD a formatos de archivo compatibles con CNC con el software CAD/CAM. Ejemplos de tales formatos son STEP y STL.
Si el software no puede convertir el diseño a dicho formato, puede usar varios servicios en línea como intercambiador de cadetes y Convert.emachineshop.com.
Al convertir, el archivo dirigirá a la máquina sobre el movimiento rotacional y lineal, la secuencia de corte, la trayectoria, la máquina y la velocidad de la pieza de trabajo asociada con el proceso.
Paso 3: configure una fresadora CNC y opere una fresadora CNC
El operador conectará las herramientas de corte al husillo y colocará la pieza de trabajo sobre la mesa. Luego configurarán la máquina para iniciar el programa de mecanizado y comenzar a fresar.
Tipos de CNC Operaciones de fresado
El fresado CNC tiene varias operaciones con diferentes configuraciones y aplicaciones. A continuación se muestran los tipos comunes de operación.
Fresado frontal
En el fresado frontal, el eje de rotación de la herramienta de corte (fresa de planeado) es perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo.
La fresa de planear tiene un diseño único que se destaca en sus insertos de fresa intercambiables. Ofrece una acción de corte utilizando sus múltiples dientes de corte. Como resultado, las piezas con fresado frontal tienen un acabado superficial de mayor calidad. Además, el proceso está bajo control, lo que facilita la producción de la superficie deseada.
Fresado simple
El fresado plano es una operación de columna y codo que se utiliza para fresar superficies horizontales planas. La herramienta de corte se encuentra paralela a la pieza de trabajo. Por lo tanto, el corte se produce de un extremo al otro de la pieza de trabajo. Los operadores pueden alimentar la mesa de forma longitudinal, transversal o vertical.
Fresado Angular
El fresado angular consiste en fresar superficies planas con una herramienta de corte en ángulo. El proceso es como el fresado simple, la única diferencia es la configuración angular.
Hay dos fresas angulares: ángulo simple y ángulo doble. Los cortadores de un solo ángulo tienen dientes en la cara angular del cortador y grandes lados planos y son adecuados para trabajar en ángulos de 450 o 600.
Las fresas angulares dobles tienen dientes en forma de V con superficies cónicas y son la mejor opción para fresar superficies planas a 45°, 60° y 90°.
Fresado de formas
El fresado de formas es el mejor método para hacer contornos irregulares en una pieza de trabajo. El contorno puede ser curvo o curvo con líneas rectas. Los contornos pueden ser cóncavos o convexos y se realizan con dientes opuestos a dichas formas. En consecuencia, para hacer un producto con un borde cóncavo, la fresa de forma debe tener un borde convexo.
El fresado de formas es un poco más lento (alrededor de 20 a 30 %) que el fresado normal debido al corte más complejo para hacer superficies curvas.
Otros tipos
Hay otros tipos de procesos de mecanizado de fresado que puede utilizar. A continuación se muestran los importantes:
- Fresado de ranuras: En el fresado de ranuras, el ancho de la fresa es menor que el ancho de la pieza de trabajo y se utiliza para hacer una ranura en la pieza de trabajo.
- Fresado lateral: Es adecuado para el mecanizado de fresado para producir una superficie vertical plana en la pieza de trabajo. Puede controlar la profundidad del corte girando el tornillo de alimentación vertical de la mesa.
- Molienda de pandillas: El fresado en grupo implica el uso de dos herramientas de corte en el mismo eje para cortar superficies horizontales. La combinación tiene un potencial ilimitado y reduce el tiempo necesario para el proceso de molienda.
Selección de material para CNC fresado
Elegir los materiales correctos puede ser un desafío debido a la amplia variedad de materiales disponibles. A continuación se muestran los factores que puede utilizar y los materiales comunes disponibles.
- Funciones de la pieza: El material adecuado debe tener funciones inherentes que ayuden a su función en el entorno de uso. Por ejemplo, el acero inoxidable es mejor que el acero al carbono cuando se considera la resistencia a la corrosión.
- Carga de tensión: Las piezas que son aplicables bajo estrés elevado deben provenir de materiales que sean estables bajo estrés. La incapacidad de hacer esto puede conducir a la deformidad o agrietamiento.
- Tolerancia Dimensional: La tolerancia dimensional ayuda a la precisión durante el fresado. Por lo tanto, resulta fácil ensamblar dichas piezas. Mira el artículo si no sabes sobre el Tolerancia dimensional de mecanizado CNC or contáctenos.
- Temperatura de funcionamiento. La temperatura de fusión de los materiales debe estar por debajo de la temperatura de funcionamiento de la fresadora CNC. Esto ayudará a prevenir la deformación durante el fresado.
- Costo: El costo es el factor más importante que guía la selección. Sin embargo, asegúrese de elegir el mejor material con las mejores propiedades mecánicas en su presupuesto.
El fresado CNC es adecuado para muchos materiales. Los comunes incluyen:
- Metales: Aluminio, acero inoxidable, acero para herramientas. Acero dulce, Latón, Cobre
- Plásticos: ABS, policarbonato, nailon
- Otros: Cerámicas, composites, fenólicos
Ventajas y desventajas de CNC fresado en el Proceso de Producción
El proceso es una parte importante de muchos procesos de producción industrial debido a sus ventajas. Sin embargo, también tiene sus desventajas. A continuación se presentan algunas ventajas y desventajas del proceso.
Ventajas
Exactitud y precisión
Las fresadoras CNC tienen mayor precisión y precisión. Por lo tanto, pueden crear piezas de acuerdo con su especificación técnica. Como resultado, pueden fresar piezas con tolerancias de hasta 0.0004. Además, al ser un proceso automatizado, se reducen las posibilidades de errores humanos.
Rápido y eficiente
En comparación con las fresadoras convencionales, las fresadoras CNC son rápidas y eficientes. Esto es el resultado de su capacidad para transportar muchas herramientas de corte (según el ATC), lo que ayuda a que los procesos de cambio de herramientas sean efectivos y eficientes.
Material compatible grande
El proceso es compatible con muchos materiales compatibles, por ejemplo, plástico, materiales compuestos y metales. Por lo tanto, el fresado CNC puede ser el proceso perfecto una vez que tenga un bloque de material.
Desventajas
Desperdicio de materiales
El proceso es sustractivo, es decir, se elimina material para formar la pieza deseada. Por lo tanto, en comparación con otros métodos de fabricación como Servicios de impresión 3D, hay mucho desperdicio material.
Alto nivel de mantenimiento
Las fresadoras CNC requieren un alto nivel de mantenimiento para que sigan funcionando bien. La máquina es cara. Por lo tanto, el mantenimiento es importante.
Aplicaciones de la técnica de fresado CNC
El fresado es altamente exacto, preciso y con alta tolerancia. Por lo tanto, tiene una amplia gama de aplicaciones. A continuación se muestran algunas de sus aplicaciones industriales.
Aeroespacial
El fresado por control numérico por computadora es aplicable en la fabricación de muchos componentes aeronáuticos utilizando materiales como el titanio y el aluminio. Estos materiales son ligeros y duraderos. Debido a la gran necesidad de exactitud y precisión, el proceso se considera adecuado.
Automotriz
La industria del automóvil utiliza el mecanizado por fresado debido a la exigencia de eficiencia sin perder precisión. Por lo tanto, es adecuado para productos fabricados con este proceso, incluidos paneles interiores, culatas de cilindros, ejes motrices, componentes de suspensión, piezas de escape y cajas de cambios.
Agricultura
El mecanizado de fresado CNC es adecuado para fabricar piezas y componentes de uso general, como engranajes y ejes, tuercas y pernos y bridas. Además, es adecuado tanto para capacidades de producción a gran escala como a corto plazo.
Atención Médica
Las piezas médicas, como las prótesis, requieren un diseño preciso y exclusivo. Por lo tanto, el fresado CNC es el mejor método para este tipo de piezas. Se conserva el diseño y hay productividad y eficiencia.
¿Cuánto cuesta el fresado CNC?
El costo del fresado CNC depende de factores como el costo de los materiales, el diseño y la máquina. A continuación se presenta un breve análisis de los factores y sus efectos.
Diseño de parte
Diseñar la pieza es muy caro. Puede subcontratar el archivo CAD a un diseñador o hacerlo usted mismo para evitar el costo. Además, debe tener en cuenta el costo de un ingeniero de fabricación que verificará y autenticará la pieza y el programador que convierte el archivo CAD en un archivo CAM. Sin embargo, muchos servicios de fresado CNC lo han incorporado en sus plataformas de cotización.
Complejidad del diseño
Un diseño de producto complejo requiere una máquina que pueda moler el producto de manera efectiva. Cuanto mayor sea la complejidad, mayor será la sofisticación de la fresadora y mayor será el costo.
Además, un diseño complejo aumentará el tiempo necesario para completar la producción y, dado que los servicios de fresado CNC utilizan una tarifa por hora, el costo aumentará.
Para las empresas que tienen una fresadora CNC, la cantidad de energía que consume la máquina aumentará.
Volumen de producción
Los pedidos grandes son menos costosos que los pedidos pequeños cuando subcontrata los servicios de fresado CNC debido a la reducción en el costo por artículo fresado. Esto se basa en las economías de escala. El fresado CNC es altamente repetible, lo que reduce el tiempo de producción.
Tipo de fresadora CNC
Hay muchos tipos de fresadoras CNC, cada una con diferentes atributos y costos. El factor más importante que determina el tipo de máquina que utiliza es la complejidad del diseño explicada anteriormente.
El servicio de fresado CNC establece el costo de las fresadoras en una tarifa por hora (a veces con el costo del operador). El servicio calcula el costo de usar una fresadora a partir del costo de compra y cuánto tiempo debe funcionar al año. Por ejemplo, en Europa, las máquinas de 3 ejes cuestan alrededor de $40 por hora, mientras que las máquinas de 4 y 5 ejes cuestan entre $75 y $120 por hora.
Sin embargo, hay situaciones en las que pueden ser menos costosos. Por ejemplo, los servicios chinos de fresado CNC como RapidDirect ofrecen máquinas de 3 ejes por $8-$10 por hora y máquinas de 5 ejes por $30 por hora.
Material
La disponibilidad, el costo de mercado y la maquinabilidad son todas propiedades importantes que juegan un papel en el costo del material. El costo del material es por bloque.
Hay dos tipos principales de materiales CNC: plástico y metales. Por un lado, el plástico es barato, altamente maquinable y altamente disponible. Por lo tanto, tienen un bajo costo de material. Los ejemplos son ABS ($ 17), Delrin ($ 27) Nylon 6 ($ 30). Por otro lado, los metales son más costosos que los plásticos. Ejemplos comunes son: Aluminio 6061 ($25), Aluminio 7075 ($80), Acero inoxidable 304 ($90) por bloque
Opción de acabado de superficie
Opciones de acabado como anodizado y recubrimiento en polvo ayudar a eliminar los signos del fresado CNC o mejorar la estética de la pieza. Sin embargo, también se sumarán a su costo de fresado CNC.
Costos adicionales de finalización
El costo de envío también se suma al costo total de fresado CNC. El costo de envío depende de la distancia desde el servicio de fresado CNC, la fecha límite y el peso del material.
Los factores anteriores juegan un papel importante en el costo del fresado CNC y deben tenerse muy en cuenta al hacer un presupuesto. Sin embargo, si todavía se pregunta sobre el costo y cómo reducirlo, debe verificar cuánto Cálculo de costos de mecanizado CNC, hable con un experto, o obtener un instante cotización inicial.
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Tipos de CNC fresado Máquina
Una fresadora consta de varios componentes que cortan las piezas de trabajo. Cada tipo de fresadora tiene una configuración única, lo que permite además diferentes operaciones. A continuación se muestran los tipos comunes que puede considerar para su proyecto.
Fresadora vertical
La fresadora vertical es una máquina de 3 ejes con la mesa y el brazo conectados a una columna vertical, y el husillo es vertical.
Por un lado, con respecto al brazo, la mesa se mueve hacia arriba y hacia abajo en el eje z.
Por otro lado, respecto al husillo, el movimiento de la mesa depende del tipo de fresadora vertical. Por ejemplo, cuando se usa una fresadora vertical de torreta, el husillo permanece estacionario mientras la mesa se mueve a lo largo del eje x. En un molino de bancada vertical, la mesa se puede mover en el eje x y el husillo en la dirección del brazo en el eje y.
Las fresadoras verticales son adecuadas para operaciones complejas debido a su precisión. Además, son adecuados para trabajar en superficies verticales y formas angulares.
Fresadora horizontal
Las fresadoras horizontales son como las fresadoras verticales. Sin embargo, los universales pueden girar a lo largo del eje z. Por tanto, son fresadoras de 4 ejes. También tienen un husillo con una orientación horizontal.
Estas máquinas son menos versátiles que sus contrapartes verticales. Sin embargo, son más adecuados para el mecanizado pesado.
Más: Fresado horizontal vs vertical: ¿cuáles son sus diferencias?
multieje CNC fresado Máquina
La fresadora CNC multieje puede cortar en diferentes ángulos y moverse a lo largo de diferentes ases. Existen varios tipos de fresadoras multieje:
Fresadoras de 2 ejes
Las fresadoras de 2 ejes pueden trabajar una pieza de trabajo en los ejes x y z. Por lo tanto, pueden cortar vertical y horizontalmente en una dirección. Son el tipo más simple de fresadoras CNC.
Fresadoras de 3 ejes
Las fresadoras de 3 ejes pueden moverse en los ejes x, y y z. Por lo tanto, pueden cortar piezas de trabajo verticalmente en cualquier dirección.
Son las fresadoras multieje más comunes. Sin embargo, tienen algunas limitaciones, como que el ángulo uniforme reduce la capacidad de cortar algunas piezas complejas.
– Fresadoras de 4 ejes
El husillo de la fresadora de 4 ejes puede desplazarse a lo largo de los tres ejes: arriba y abajo, de lado a lado y de adelante hacia atrás sin que la pieza de trabajo se mueva. También puede girar a lo largo del eje X o del eje A. Por lo tanto, es una opción adecuada para realizar recortes y otras operaciones de fresado complejas. Estas máquinas son rápidas, precisas y exactas.
– Fresadora CNC de 5 ejes
El husillo de una fresadora de 5 ejes y la herramienta de corte se mueven a lo largo de tres ejes y permiten la rotación a lo largo de dos ejes (cualquiera de los ejes x, eje y y eje z). Pueden trabajar en varias piezas y son la máquina CNC multieje más completa.
Fresadora CNC Componentes
La máquina contiene varios componentes con diferentes funciones para realizar la acción de corte. Cada fresadora CNC difiere en la sofisticación y el diseño de estos componentes. Sin embargo, sus funciones no cambian. A continuación se muestran los componentes generales que verá en uno
Cuadro
El marco es responsable de la estabilidad y rigidez de la máquina. Alberga otros componentes como la base, las columnas desmontables y el cabezal (un componente importante que alberga el eje).
Huso
El husillo es la unidad giratoria completa de la fresadora que comprende el eje que sujeta las herramientas de corte y otras partes. Es horizontal o vertical, dependiendo de la fresadora. Un motor gira el husillo en el eje determinado por el controlador CNC.
Ejes
Los ejes generales son x (vertical), y (horizontal) y z (profundidad). Sin embargo, se incluyen otros ejes giratorios en función de algunas máquinas; A, B y C.
Diferentes máquinas pueden girar a lo largo del eje dependiendo de su sofisticación. Por ejemplo, las fresadoras CNC de 4 ejes pueden girar sobre el eje A, mientras que las de 5 ejes pueden girar sobre los ejes A y C o B y C.
Columnas
Las columnas descansan sobre la base que contiene un depósito de refrigerante y una bomba. Por lo tanto, funciona como apoyo en el enfriamiento de la máquina durante el proceso de corte. La columna puede ser simple. Sin embargo, esto depende de la complejidad de la máquina.
Panel de Control CNC
El CNC comprende un monitor CNC y botones de programación para ingresar datos y códigos. Por lo tanto, controla el proceso de molienda. Como resultado, es el sistema nervioso de la máquina. `
Cambiador automático de herramientas (ATC)
El ATC funciona en el cambio de herramientas durante el proceso de fresado. Por lo tanto, aumenta la velocidad, la capacidad de transporte de herramientas y la productividad de la máquina.
Hay dos tipos de ATC:
- Tambor ATC: Son adecuados para fresado que requiera menos de 30 herramientas.
- Cadena ATC: Son adecuados para fresados que requieran más de 30 herramientas. Estos se montan en la columna o se montan por separado en la máquina.
Lo anterior es la condición general que separa los diferentes tipos de ATC. Sin embargo, la cantidad de herramientas puede cambiar según el diseño y el fabricante de la fresadora.
Portaherramientas
El portaherramientas sujeta las herramientas de corte a la máquina CNC. Hay diferentes diseños y tamaños, siendo los tres tipos principales de portaherramientas: BT, CAT y HSK.
- Portaherramientas BT: Son el tamaño estándar para portaherramientas. Los portaherramientas BT tienen un diseño robusto y una perilla de retención hecha con rosca métrica.
- Portaherramientas BBT: Se trata de portaherramientas BT mejorados con puntos de contacto dobles con el husillo, lo que mejora su estabilidad y rigidez. En consecuencia, los portaherramientas BBT son muy recomendables en el espacio de fresado CNC.
- Portaherramientas HSK (vástago cónico hueco): Son portaherramientas de diseño europeo con el mismo ángulo que los portaherramientas BT. Sin embargo, tienen una ranura de orientación adicional en las pestañas. Son adecuados para el mecanizado de alta velocidad con baja tolerancia.
Mesa
La mesa es la base sólida donde coloca la pieza de trabajo y la sujeta con accesorios o tornillo de banco. El tipo de mesas y sus funciones añadidas dependen de la máquina. Por ejemplo, algunas mesas usan ranuras en T para facilitar la sujeción. Otro ejemplo es la fresadora CNC horizontal que utiliza paletas Tap-holes con gran flexibilidad.
El tanque de refrigerante
El tanque de refrigerante contiene un refrigerante que se suministra a la superficie de corte o al husillo durante el fresado. Como el fresado produce calor, ayuda a enfriar la superficie y prolonga la vida útil de la máquina. Hay diferentes tamaños de tanques de refrigerante. Lo mejor debe adaptarse a la operación de mecanizado.
