Al diseñar y fabricar piezas nuevas, hay muchos factores a tener en cuenta para que el proyecto sea un éxito. La compañía espera que las piezas nuevas se puedan diseñar y fabricar de la manera más eficiente posible para mantener los costos de producción óptimos. Para lograr esto, los diseñadores deben optimizar el modelo digital del nuevo centro de mecanizado y el torno a las piezas de la máquina.
Cada parte tiene características esenciales para su funcionamiento, pero es posible que sea necesario simplificar u omitir otros aspectos del diseño. En algunos casos, los diseñadores incluyen características innecesarias y figuras geométricas por costumbre o porque no se dan cuenta de cómo esto afectará la complejidad de la producción. Este artículo profundizará en estos problemas y en cómo los diseñadores de piezas pueden simplificar la fabricación optimizando los diseños de fresado y torneado CNC.
Posibles problemas de diseño
Las máquinas CNC fabrican una amplia gama de piezas, desde juguetes de plástico hasta componentes de trenes de aterrizaje de aviones. Las empresas utilizan el mecanizado CNC para la fabricación porque les permite crear geometrías y formas complejas de manera precisa. Sin embargo, las diferentes máquinas y herramientas tienen algunas limitaciones, que pueden sorprender a los diseñadores si no están preparados.
Las herramientas de fresado CNC tienen un diseño cilíndrico como taladros, y su forma limita las formas geométricas que crean. Los diseñadores que utilizan herramientas grandes para crear esquinas afiladas pueden obtener comentarios de diseño para la capacidad de fabricación (DFM) de que la función no se puede fabricar como se diseñó.
Al mecanizar piezas, las herramientas de fresado también tienen limitaciones de profundidad y dirección. Los diseñadores que crean geometrías internas demasiado complejas pueden marcar sus piezas como errores DFM.
Las herramientas de los tornos CNC solo pueden funcionar dentro de un rango de movimiento específico. Para piezas con geometrías más complejas, el taller de mecanizado utilizará tornos con herramientas motorizadas o múltiples operaciones de mecanizado.
Para evitar estos problemas, optimice el diseño para mejorar la eficiencia de fabricación.
Siete claves para optimizar el diseño de fresado y torneado CNC
Los diseñadores deben considerar los siguientes siete puntos para asegurarse de que el diseño tenga la mejor compatibilidad con el fresado y los tornos CNC antes de enviarlo a la fabricación:
Integre la configuración de su herramienta y artefacto
Cada vez que una máquina CNC requiere una nueva herramienta o un maquinista debe reposicionar la pieza de trabajo en el accesorio de la pieza de trabajo o en la máquina fresadora, la producción se ralentiza. Aunque este tiempo extra puede no ser un problema cuando se producen piezas prototipo limitadas, puede terminar gastando mucho tiempo y dinero en el proceso de producción en masa.
Limitar la profundidad de la cavidad
El diseñador debe limitar la profundidad de la cavidad a cuatro veces el diámetro de la herramienta de corte. Cuanto mayor es la profundidad, más tiempo y costo se requieren para herramientas especiales o procesos más costosos. Evite las esquinas interiores afiladas
La herramienta de fresado dejará un filete en la cavidad igual al diámetro de la herramienta. Las herramientas más pequeñas pueden reducir estos diámetros, pero esto aumenta el tiempo requerido para el mecanizado. Para la eficiencia de la fabricación, es mejor diseñar esquinas internas redondeadas con un radio más grande para minimizar el número de cambios de herramienta.
Utilice tolerancias estándar siempre que sea posible
Es mejor limitar el número de tolerancias estrictas en el diseño y especificar solo las necesarias para las características clave. Cada tolerancia única especificada en el diseño aumenta el tiempo y el costo de fabricación.
Combinar agujeros de tamaño estándar
Las características no estándar, como los orificios de menos de 2,5 mm de diámetro, aumentarán el tiempo necesario para fabricar las piezas. Si es posible, es mejor utilizar orificios de tamaño estándar para reducir el tiempo y el costo en el diseño (a menos que se requieran características no estándar).
Evite las paredes delgadas tanto como sea posible
Para evitar vibraciones y problemas de integridad durante el procesamiento de piezas, evite las cavidades separadas por paredes delgadas. Las paredes de metal son más delgadas que 0,8 mm, los plásticos son más delgados que 1,5 mm y la velocidad de procesamiento es más lenta, lo que reduce la precisión y aumenta el tiempo de producción.
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Mantenga los orificios roscados poco profundos
El taller de maquinaria encontró que los agujeros roscados eran un desafío, por lo que los diseñadores deberían minimizar su uso. Cuando se requieran orificios roscados, mantenga la longitud de la rosca al mínimo. El perno solo necesita girar tres vueltas para sujetarlo firmemente, y un tornillo más profundo hará que el grifo enfrente un mayor riesgo de rotura durante el procesamiento.
También puede ayudar a optimizar los diseños de fresado y torneado CNC eligiendo los materiales con prudencia. Las propiedades del material, como la dureza y el peso, deben equilibrarse con su trabajabilidad. Por ejemplo, el taller de máquinas puede cortar aluminio más rápido que los metales más duros, lo que lo convierte en una opción más eficaz. Sin embargo, dependiendo de la aplicación de la pieza, el aluminio puede no ser la mejor opción.
Un taller de mecanizado certificado puede asesorar sobre las decisiones de diseño y optimizar las piezas para el mecanizado CNC.
¿Qué puede esperar de su taller mecánico para ayudar a optimizar el diseño?
El taller de mecanizado CNC quiere que el diseño sea tan exitoso como sus clientes. Utilizan herramientas de automatización y experiencia en fabricación para ayudar a optimizar el diseño:
Comentarios de DFM: un taller de mecanizado de buena reputación le proporcionará comentarios sobre el diseño de la capacidad de fabricación, destacando cualquier área problemática en la pieza que sea difícil de fabricar. La consulta con sus proveedores lo ayudará a tomar mejores decisiones para equilibrar sus prioridades de diseño y costos de fabricación.
Sistema de pedido de piezas en línea: muchos talleres de mecanizado ahora utilizan sistemas de pedido de piezas en línea para sus clientes. El cliente carga el modelo CAD en el sistema de evaluación, que proporcionará información inmediata sobre la capacidad de fabricación de la pieza. Si la tienda encuentra un problema con el diseño, o si las piezas son aceptables, el cliente puede hacer cambios y completar el pedido. Este método ahorra mucho tiempo del antiguo y más tradicional proceso de solicitud de piezas de papel. Además, el sistema de evaluación automática señalará los problemas que el diseñador puede corregir antes de enviar la pieza a producción.
Representantes de ingeniería: algunos talleres mecánicos utilizan representantes de ventas con conocimientos de ingeniería para ayudar a sus clientes a tomar las mejores decisiones de diseño. Puede optimizar su diseño respondiendo preguntas clave antes de enviar piezas para producción, desde la selección de materiales hasta los requisitos de documentación.
