9 tipos de procesos de mecanizado que debes conocer

La primera vez que estuve en un taller mecánico de verdad, lo primero que me impactó fue el olor: un aroma metálico, penetrante y limpio a fluido de corte y acero caliente que se me queda grabado para siempre. Mi mentor, un maquinista veterano y curtido llamado Frank, me entregó un cubo sólido de 15 cm de aluminio 6061. Era pesado, perfectamente cuadrado y completamente inútil.

“Tu trabajo”, dijo, con la voz apagada por encima del zumbido de un torno lejano, “es convertir este bloque de metal en aquello”. Señaló un soporte complejo sobre el banco de trabajo, un componente para una prensa neumática con elementos de enclavamiento, orificios precisos y un acabado liso y satinado. “Este bloque es un bloque de potencial. Tu trabajo es eliminar todo lo que no es la pieza. De eso se trata el mecanizado. No se trata de añadir, sino de quitar. Es escultura, pero con tolerancias de milésimas de pulgada”.

Esa única idea ha sido la base de mis 25 años de carrera. El mecanizado no se trata de crear algo de la nada, como la impresión 3D. Es el arte y la ciencia de... sustractivo producción: la eliminación controlada de material para revelar la forma deseada. Cada proceso, desde el orificio más simple perforado en una pieza de madera hasta el más... complejo de 5 ejes El fresado de un álabe de turbina es simplemente un método diferente para eliminar el exceso. Y en el corazón de todo este universo de procesos se encuentran tres pilares fundamentales: tres métodos centrales que representan la gran mayoría de todos... piezas mecanizadas en el mundo. Son el padre, el hijo y el espíritu santo del taller de máquinas: Torneado, Fresado y Taladrado.

¿Cuál es el principio fundamental del mecanizado?

Antes de que podamos entender las diferentes tipos de mecanizadoDebemos comprender el concepto que los une a todos. En esencia, el mecanizado es... proceso de uso de un corte herramienta para crear una chipEsa pequeña astilla de metal, ya sea una cinta azul larga y rizada que sale de un torno o un polvo fino de una amoladora, es la unidad fundamental de eliminación de material.

Toda la ciencia del mecanizado, desde la geometría de la herramienta y la ciencia de los materiales hasta las velocidades y los avances, se dedica a crear esta viruta con la mayor eficiencia y precisión posibles. El proceso Funciona forzando un corte. La herramienta, más dura que el material que se corta, se introduce en la pieza. Esto genera una enorme tensión localizada, que provoca el cizallamiento del material en forma de viruta.

Esto es lo contrario de Fabricación aditiva (como la impresión 3D), que construye piezas capa por capa, o fabricación formativa (como la forja o la estampación), que remodela el material sin eliminarlo. El mecanizado es único sustractivoEmpiezas con más material del que necesitas y metódicamente cortarlo. Este proceso es apreciado por su capacidad de producir piezas con increíble precisión, excelente acabados superficialesy propiedades materiales superiores, ya que funciona con un bloque de metal sólido y homogéneo en lugar de una colección fundida de polvos o filamentos. Frank tenía razón: es escultura, regida por las leyes de la física.

¿Qué es el torneado y por qué es esencial?

Imaginemos a un alfarero en el torno. Sus manos son la herramienta fija, y la arcilla que gira es la pieza de trabajo. Esta es la esencia de... vueltaEs un proceso de mecanizado utilizado para crear piezas cilíndricas o cónicas. piezas girando una pieza de trabajo contra un punto de corte único herramienta. La máquina que realiza esta operación es el rey indiscutible del taller de máquinas: la torno.

En un torno, la pieza se sujeta firmemente en un mandril giratorio y gira a alta velocidad. La herramienta de corte está montada en un portaherramientas rígido, que es movido linealmente por el maquinista (o una computadora en un Torno CNC).

• Cuando la herramienta se mueve paralelo al eje de rotación, crea un diámetro constante, un proceso llamado “torneado”.
• Cuando la herramienta se mueve perpendicular al eje de rotación, crea una cara plana en el extremo de la pieza, un proceso llamado "refrentado".
• Al mover la herramienta en ángulo, se pueden crear conos o chaflanes. Con herramientas de formas especiales, se pueden cortar ranuras, roscas y perfiles complejos.

¿Qué tipos de piezas se fabrican mediante torneado?

El torneado es el proceso predilecto para cualquier pieza fundamentalmente redonda. Hay muchísimos:

• Ejes y ejes: Los componentes rotatorios que transmiten potencia en Todo, desde el motor de un coche a una turbina eólica.
• Pasadores y clavijas: Se utiliza para localizar y alinear componentes con alta precisión.
• Pernos y tornillos: Las roscas de un sujetador son una operación de torneado clásica.
• Poleas y Bridas: Ruedas ranuradas para correas y discos planos para conexión de tuberías.
• Boquillas y accesorios: Cónico y piezas roscadas para controlar el flujo de fluido.

El torno es una de las máquinas herramienta más antiguas, y su principio es simple pero increíblemente potente. Es el principal medio para crear piezas que giran.

¿Qué es el fresado y en qué se diferencia del torneado?

Si girar es la rueda del alfarero, molienda Es el cincel del escultor. En el fresado, los roles se invierten: la herramienta de corte gira, mientras que la pieza se mantiene fija sobre una mesa móvil. La máquina utilizada es una molienda máquina, a menudo llamado "molino".

La herramienta de corte, conocida como final molino or molino de planearSuele tener múltiples filos de corte (canales). Al girar a alta velocidad, la pieza se introduce en él. Al mover la mesa portapiezas en los ejes X, Y y Z, el maquinista puede crear una amplia gama de formas.

• Fresado frontal: Utiliza un cortador de gran diámetro para crear una superficie perfectamente plana en la parte superior de una pieza.
• Fresado periférico (o fresado de extremos): Utiliza el lateral del cortador giratorio para crear paredes verticales, ranuras y hombros.
• Bolsillos: Mecanizado de un hueco o cavidad en la superficie de una pieza.
• Contorno: Utilizando el molino para seguir una trayectoria compleja en 2D o 3D, creando superficies curvas y formas orgánicas.

¿Qué tipos de piezas se fabrican mediante fresado?

El fresado se utiliza para crear formas prismáticas (no cilíndricas). Es la herramienta fundamental para crear los componentes básicos de la mayoría de las máquinas:

• Bloques de motor: Las características internas y externas complejas están todas fresadas.
• Soportes y carcasas: Componentes que mantienen otras piezas en su lugar.
• Moldes y Troqueles: Para inyección Moldeo y estampación, requiriendo cavidades 3D complejas.
• Colectores: Bloques de metal con pasajes de fluidos intrincados e interconectados.

La diferencia fundamental entre torneado y fresado radica en lo que se mueve. El torneado hace girar la pieza; el fresado hace girar la herramienta. Esta simple distinción crea dos universos completamente diferentes de formas posibles. De hecho, la mayoría de las piezas complejas requieren ambos procesos: un eje puede tornearse para obtener su forma redonda y luego llevarse a una fresadora para tallarle una parte plana o una chaveta.

¿Por qué se considera la perforación un proceso básico de mecanizado?

El tercer pilar es el más simple y familiar: perforaciónEste es el proceso de crear un agujero redondo en una pieza de trabajo. Al igual que el fresado, utiliza una herramienta de corte giratoria, pero con una diferencia clave: la herramienta, llamada broca, sólo se mueve a lo largo de su propio eje (el eje Z), sumergiéndose directamente en el material.

Si bien un taladro manual es una herramienta doméstica común, en un taller de máquinas, la perforación se realiza en un taladro de columna Para mayor precisión, o como operación en una fresadora o torno, el taladro de columna garantiza que el orificio quede perfectamente perpendicular a la superficie y permite al operador aplicar una presión controlada y constante.

La perforación suele ser el primer paso antes de realizar otras operaciones. Por ejemplo, se debe perforar un agujero antes de roscarlo o de usar una mandrinadora para agrandarlo y hacerlo más preciso.

La perforación es omnipresente. Se utiliza para:

• Creación de agujeros de paso para pernos y tornillos.
• Realización de agujeros piloto para operaciones de perforación más grandes.
• Perforación de pasajes para fluidos o cableado.
• Reducir el peso de un componente.

Estos tres procesos —torneado, fresado y taladrado— constituyen la base de la fabricación sustractiva. Son las herramientas principales para dar forma al metal. Sin embargo, no son las únicas. ¿Qué ocurre cuando se necesita un agujero perfectamente cuadrado, un acabado de espejo o se necesita cortar un material tan duro que una herramienta normal ni siquiera puede rayarlo? Para ello, necesitamos especialistas.

Hemos conocido a los tres titanes del taller de máquinas: torneado, fresado y taladrado. Son las máquinas de movimiento de tierras, las máquinas de elevación pesada responsables de desbastar las formas primarias de la mayoría de los componentes. Toman un bloque sólido y le dan la forma general de un soporte, un eje o una carcasa. Pero ¿qué sucede cuando la "forma general" no es suficiente? ¿Qué pasa con la última milésima de pulgada que marca la diferencia entre un ajuste descuidado y una superficie de apoyo precisa? ¿Qué pasa con las formas que ninguna herramienta rotativa puede crear? Para estos desafíos, tenemos que recurrir a los especialistas.

Frank solía llamar a esto "la diferencia entre los carpinteros y los ebanistas". Los carpinteros (torneando y fresando) enmarcan la casa: es resistente, funcional y logra la forma perfecta. Pero los ebanistas se encargan de crear el acabado impecable, las uniones perfectas y los detalles intrincados que convierten una estructura en una obra de arte. En el mecanizado, nuestros ebanistas son los encargados de los procesos de rectificado, aserrado y brochado. Y cuando nos encontramos con un problema que ni el mejor artesano puede resolver con una herramienta convencional, recurrimos a los magos: los procesos no tradicionales como la electroerosión.

¿Cuándo es el rectificado una mejor opción que el fresado o el torneado?

Imagine intentar cortar un trozo de granito con un cuchillo de acero. El cuchillo, al ser más blando, simplemente se desafilaría y resbalaría sobre la superficie. Este es precisamente el problema que enfrentan los maquinistas al trabajar con acero endurecido. acero o cuando necesitan un acabado superficial Tan suave que es como un espejo. La solución es molienda.

El rectificado es un proceso de mecanizado que utiliza una muela abrasiva giratoria para eliminar cantidades muy pequeñas de material. Considérelo una versión ultraprecisa y de alta velocidad del lijado. En lugar de un solo filo, la muela está compuesta por millones de granos abrasivos microscópicos y superduros (como el óxido de aluminio o el boro cúbico). nitruro). Cada pequeño grano actúa como una herramienta de corte microscópica, cortando una viruta minúscula.

¿Por qué elegir Grinding?

Se recurre al moler por dos razones principales:

1. Trabajar con materiales duros: Tras el tratamiento térmico de una pieza de acero para endurecerla y hacerla resistente al desgaste (como un rodamiento de bolas o una herramienta de corte), suele ser demasiado dura para ser cortada eficazmente con un torno o fresadora tradicional. El rectificado es una de las pocas maneras de dar forma a estos materiales endurecidos.
2. Lograr alta precisión y finura Acabados superficiales: El pulido puede producir piezas Con tolerancias dimensionales y acabados superficiales mucho mejores que los del fresado o torneado. Mientras que una buena fresadora puede tener una tolerancia de +/- 0.001 pulgadas (una milésima de pulgada), una rectificadora puede alcanzar fácilmente +/- 0.0001 pulgadas (una diezmilésima de pulgada). La superficie resultante es increíblemente lisa y, a menudo, reflectante.

Las rectificadoras vienen en varias formas, como amoladoras de superficie (para crear superficies perfectamente planas), amoladoras cilíndricas (para el acabado exterior de los ejes), y rectificadoras internas (para el acabado del interior de los agujeros). Casi siempre es una operación de acabado, que se realiza después de eliminar la mayor parte del material mediante torneado o fresado. Es el toque final y preciso que da como resultado un... parte a su final dimensión.

¿Por qué se considera el aserrado un proceso de mecanizado?

Podría parecer extraño poner una simple sierra en la misma categoría que una sierra multimillonaria. molino CNCPero el aserrado es un proceso de mecanizado legítimo y esencial. Como cualquier otro mecanizado, utiliza una herramienta de corte (una cuchilla dentada) para eliminar material en forma de virutas y crear una característica (un corte).

Las sierra industrial son los Sierra de banda, que utiliza una hoja larga y continua que se mueve en una sola dirección. Esto es mucho más eficiente que una sierra de vaivén. Las sierras industriales también utilizan un flujo constante de refrigerante para evitar el sobrecalentamiento de la hoja y eliminar las virutas, lo que permite cortes sorprendentemente rápidos y precisos.

¿Cuál es el papel del aserrado en un taller de maquinaria?

El aserrado tiene una función principal e indispensable: Cortar la materia prima a un tamaño manejableAntes de que se pueda realizar cualquier torneado o fresado, esa barra de acero de 20 pies de largo o placa de 4 pies por 8 pies de Es necesario cortar el aluminio En una pieza en bruto, un trozo de material ligeramente más grande que la pieza final. La sierra es la herramienta ideal para este trabajo.

Aunque no es tan precisa como otras operaciones de mecanizado, una sierra industrial moderna puede mantener tolerancias de unas pocas centésimas de pulgada, más que suficiente para crear las piezas iniciales. Sin la sierra, todos los talleres de mecanizado del mundo quedarían paralizados. Es la primera operación en la vida de casi todas las piezas mecanizadas.

¿Cómo se mecaniza un agujero cuadrado?

Este es un acertijo clásico del maquinista. Una broca, por su propia naturaleza, crea un agujero redondo. Una fresa puede crear una cavidad con un fondo plano, pero al ser una herramienta redonda y giratoria, siempre dejará un radio en las esquinas. Entonces, ¿cómo se consigue una esquina interna perfectamente afilada y cuadrada? La respuesta es un proceso inteligente y eficaz llamado brochando.

A broche Es una herramienta larga con una serie de dientes de corte dispuestos en altura ascendente. Al empujar o jalar la brocha a través de un orificio redondo pretaladrado, cada diente sucesivo realiza un corte ligeramente más profundo. Los dientes finales de la brocha tienen la forma exacta del elemento deseado. El proceso es increíblemente rápido (basta con una sola pasada) y extremadamente repetible.

¿Para qué se utiliza el brochado?

El brochado es el método ideal para crear formas internas específicas y no redondas:

• Chaveteros internos: Ranura cuadrada o rectangular dentro del orificio de un engranaje o polea que se acopla a una chaveta en un eje, impidiendo su deslizamiento. Este es el uso más común del brochado.
• Estrías: Una serie de chaveteros dispuestos alrededor del interior de un orificio, utilizados para aplicaciones de alto torque como en transmisiones de automóviles.
• Agujeros cuadrados, hexagonales o de doble D: Para fijaciones especiales o interfaces de herramientas.

La principal limitación del brochado es que la herramienta es específica para una forma y tamaño, lo que la hace más adecuada para Producción de gran volumen donde el costo de la aduana El brochado puede justificarse. Para una pieza única, un maquinista probablemente usaría otro método, como la electroerosión.

¿Cómo se puede utilizar la electricidad para mecanizar el metal?

Frank tenía un extractor de grifos roto, compuesto simplemente por pequeñas varillas metálicas y una gran fuente de alimentación. Un día, un novato rompió un grifo de acero endurecido en el fondo de un objeto invaluable. motor de aluminio Bloque. Ningún taladro podía tocar el grifo, y tratar de sacarlo arruinaría las roscas. Frank conectó su equipo con calma. Usó una varilla de latón como electrodo, sumergió la zona en fluido dieléctrico y comenzó a aplicar una corriente eléctrica de alta frecuencia. Durante la siguiente hora, con un suave zumbido, el grifo simplemente se desintegró, dejando las roscas de aluminio completamente intactas. Fue pura magia.

Esta magia es Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)Es algo no tradicional proceso de mecanizado que elimina material Mediante una serie de descargas eléctricas rápidas y recurrentes (chispas) entre un electrodo (la herramienta) y la pieza de trabajo. La pieza y el electrodo se sumergen en un fluido dieléctrico, que actúa como aislante hasta que se aplica suficiente voltaje para generar una chispa. Cada chispa crea una pequeña bolsa de calor intenso (8,000 a 12 000 °C), que funde y vaporiza una partícula microscópica de la pieza, que luego es arrastrada por el fluido.

¿Por qué el EDM es tan poderoso?

El mecanismo único de EDM le otorga varias ventajas increíbles:

• Puede mecanizar cualquier material conductor, independientemente de su dureza. Este es su superpoder. Se utiliza para trabajar con aceros para herramientas endurecidos, carburo y superaleaciones exóticas imposibles de mecanizar convencionalmente.
• No crea fuerzas de corte. Dado que el electrodo nunca toca físicamente la pieza de trabajo, no hay presión de la herramienta, lo que permite la creación de características extremadamente frágiles y de paredes delgadas sin distorsión.
• Puede crear formas complejas. El electrodo se puede mecanizar en cualquier forma, lo que permite la creación de cavidades y características intrincadas que son imposibles con herramientas rotatorias, incluidas esquinas internas afiladas.

Hay dos tipos principales: Electroerosión por penetración (que utiliza un electrodo formado para “hundir” una forma en la pieza, como si se hiciera una cavidad de molde) y Alambre EDM (que utiliza un alambre de latón delgado y de bobinado continuo como electrodo para realizar cortes 2D precisos, como una sierra de cinta de alta tecnología). La electroerosión es más lenta y costosa que el mecanizado convencional, pero para los trabajos adecuados, no solo es la mejor opción, sino la única.

Ahora tenemos una caja de herramientas completa, desde la potencia bruta de un torno hasta la precisión quirúrgica de una máquina de electroerosión. Pero ¿cómo decidir qué herramienta usar? En la sección final, construiremos la herramienta definitiva. Lista de verificación de diseño para la fabricaciónTe daré los cinco mandamientos para diseñar piezas mecanizadas y Explicar cómo una simple decisión sobre un dibujo puede significar la diferencia entre una pieza de $10 y una de $1,000.

Hemos recorrido todo el taller, desde los tornos de alta resistencia que arrancan virutas enormes hasta la chispa etérea de la electroerosión. máquina que vaporiza metal Sin siquiera tocarlo. Hemos visto la potencia bruta, la precisión y la magia especializada. Pero un maquinista no solo sabe... cómo Para manejar estas máquinas, un gran maquinista sabe por qué y cuándo para usar cada uno. Y una gran El ingeniero diseña piezas de una manera que haga que esta elección sea fácil, eficiente y barata.

Este puente entre el diseño y la producción se llama Diseño para Manufactura (DFM):Frank tenía una forma brutal pero efectiva de enseñar esto. Si un joven ingeniero le traía un dibujo con una característica "imposible", como una esquina interna perfectamente afilada en una cavidad fresada, no se negaba sin más. Decía: "Claro, puedo hacerlo. Me llevará cuatro horas en la máquina de electroerosión y te costará $800". Luego, hacía una pausa, sacaba su bolígrafo rojo, dibujaba un pequeño radio en la esquina y decía: "O puedes dejarme usar una fresa de extremo de un cuarto de pulgada; terminaré en cinco minutos y te costará $20. Tú decides". Era una lección que solo se aprendía una vez. El costo de una pieza no se determina en el taller; se determina en la fase de diseño.

¿Cómo se puede diseñar una pieza que sea fácil de mecanizar?

El principio fundamental del DFM para el mecanizado es respetar la naturaleza de las herramientas. La gran mayoría del mecanizado se realiza con fresas rotativas. Este simple... los hechos conducen Los cinco mandamientos para diseñar piezas mecanizadas rentables. Seguirlos te convertirá en un héroe para tus maquinistas y le ahorrará una fortuna a tu empresa. Ignorarlos es la forma más rápida de diseñar una pieza innecesariamente cara o completamente imposible de fabricar.

Mandamiento 1: Amarás los radios en los rincones interiores

Como nos enseñó la lección de Frank, una fresa giratoria no puede crear una esquina interna aguda. Siempre dejará un radio igual al radio de la herramienta. Exigir una esquina aguda (un "radio cero") obliga a un proceso secundario, mucho más costoso, como la electroerosión.

• Buen diseño: Redondee generosamente todas las esquinas verticales internas. Una buena regla general es que el radio sea de al menos 3 mm (1/8″) o mayor. Mejor aún, especifique el radio como "R máx. 0.125", lo que le da al maquinista la flexibilidad de usar cualquier herramienta de hasta un cuarto de pulgada de diámetro.
• Mal diseño: Llamar a una esquina afilada con R0 o un radio muy pequeño que requiere una fresa diminuta, frágil y costosa.

Mandamiento 2: Mantendrás la profundidad de los hoyos razonable

Perforar un agujero profundo de pequeño diámetro es una de las operaciones más desafiantes en un taller de mecanizado. Cuanto más profundo sea el agujero, más difícil será que escapen las virutas y que el refrigerante llegue a la pieza. de vanguardiaLa broca puede obstruirse, sobrecalentarse y romperse en el interior de la pieza. fallo catastrófico.

• Buen diseño: Evite agujeros con una relación profundidad-diámetro superior a 4:1 siempre que sea posible. Si necesita un agujero profundo, prepárese para un aumento significativo del costo, ya que el maquinista deberá usar ciclos especiales de "taladrado por picoteo" (taladrar un poco, retraer para eliminar las virutas y repetir), lo que requiere mucho más tiempo.
• Mal diseño: Especificar un orificio de 1/8″ de diámetro y 2 pulgadas de profundidad en una pieza de acero inoxidable sin una muy, muy buena razón.

Relación entre el espesor de la pieza de trabajo y el espesor de la pared. Esto puede provocar vibraciones durante el mecanizado, lo que resulta en un acabado superficial deficiente e incluso puede romper la herramienta de corte.

• Buen diseño: Mantenga paredes gruesas y resistentes. Si está mecanizando una carcasa o cavidad, asegúrese de que las paredes tengan un grosor mínimo de 1.5 mm (1/16″) para aluminio y 0.8 mm (1/32″) para acero, o incluso mayor si es posible.
• Mal diseño: Diseño de una pieza con paredes largas y sin soporte que son tan delgadas como el papel.

Mandamiento 4: Minimizarás el número de configuraciones

Cada vez que el El maquinista tiene que soltar la pieza, girarlo y volver a sujetarlo en una nueva orientación para acceder a diferentes funciones, consume tiempo y presenta la posibilidad de error. Esto se llama "configuración". Una pieza que puede ser mecanizado completamente Desde un solo lado (una única configuración) siempre es más barato que una pieza que necesita ser girada cinco veces.

• Buen diseño: Intente diseñar las características para que estén en el mismo plano o sean accesibles desde la misma dirección. Si las características deben estar en lados opuestos, asegúrese de que haya superficies paralelas adecuadas para que el operario pueda sujetarlas para la segunda configuración.
• Mal diseño: Un cubo con una característica compleja y precisa en sus seis caras, que requiere seis configuraciones separadas y una realineación meticulosa cada vez.

Mandamiento 5: Estandarizarás

Los maquinistas tienen a mano tamaños de herramientas estándar (brocas, fresas, machos de roscar). Diseñar una pieza que requiere una herramienta no estándar es como pedirle a un carpintero que construya una casa con tornillos que requieren un destornillador especial a medida. Es posible, pero es lento y costoso.

• Buen diseño: Utilice tamaños de orificio estándar que correspondan a brocas comunes. Use tamaños de rosca estándar como 1/4″-20 o M6. Asegúrese de que los radios de las esquinas coincidan con los tamaños comunes de fresas de extremo (por ejemplo, un radio de 0.25″ para una fresa de extremo de 0.5″).
• Mal diseño: Especificación de un orificio de 0.317 pulgadas de diámetro o una rosca de 7/16″-18. El maquinista deberá solicitar una herramienta especial, lo que incrementará el costo y el plazo de entrega del trabajo.

¿Cómo elegir el proceso de mecanizado adecuado?

Ahora que conocemos los principios del DFM, ¿cómo conectamos un diseño con el proceso correcto? Es un árbol lógico que suele resumirse en cuatro preguntas clave: Material, Precisión, Geometría y Cantidad.

Estudio de caso: El soporte simple

Imaginemos que necesitamos fabricar un soporte sencillo en forma de L a partir de un bloque de aluminio. Tiene dos orificios pasantes y uno roscado.

1. ¿Material? Aluminio. Es blando y fácil de cortar. Todos los procesos convencionales (serrado, fresado, taladrado, roscado) están disponibles en la mesa.
2. ¿Precisión? Tolerancias estándar de +/- 0.005″. No hay problema para un estándar molino CNCNo requiere molienda.
3. ¿Geometría? Una forma prismática simple con agujeros. Es la base del fresado y taladrado. Sin curvas complejas ni esquinas internas que requieran electroerosión o brochado.
4. ¿Cantidad? Necesitamos 500 piezas.

El plan de fabricación:

1. Aserradura: Corte 500 piezas en blanco de una barra larga de aluminio.
2. Fresado (Configuración 1): Sujete la pieza en un tornillo de banco. Utilice una fresa frontal grande para aplanar la superficie superior. Utilice una fresa de extremo para aplanar el perfil exterior de la forma de "L".
3. Perforación: Utilice una broca para crear los dos orificios pasantes y el orificio piloto para la rosca.
4. Tocando: Utilice un macho para cortar las roscas en el tercer orificio.
5. Fresado (Configuración 2): Dale la vuelta a la pieza y coloca el otro lado hacia el grosor final.
6. Desbarbado: Gire las piezas para eliminar cualquier borde afilado.

Se trata de un plan sencillo y rentable que se basa en los tres grandes procesos.

Estudio de caso: La cavidad del molde de acero endurecido

Ahora, diseñemos una cavidad para un molde de inyecciónSe utilizará para fabricar millones de Partes plásticas.

1. ¿Material? Acero para herramientas A2Tratado térmicamente a 60 HRC. Este material es increíblemente duro y resistente al desgaste. El fresado y el taladrado convencionales ya no son necesarios para las operaciones de acabado.
2. ¿Precisión? Extremadamente alta. Tolerancias de +/- 0.0002″ y una precisión de espejo. Se requieren acabados superficiales para garantizar las piezas de plástico liberar limpiamente
3. ¿Geometría? Una forma compleja y orgánica con varias esquinas internas pequeñas y afiladas.
4. ¿Cantidad? Solo uno.

El plan de fabricación:

1. Aserradura: Corte una pieza en bruto de un bloque de acero para herramientas A2 recocido (blando).
2. Molienda: Mientras el acero aún esté blando, utilice un Fresadora CNC a máquina las forma general de la cavidad, dejando aproximadamente 0.010″ de material extra en todas las superficies críticas. Esto se denomina desbaste.
3. Tratamiento térmico: Envíe el bloque desbastado a una instalación de tratamiento térmico para endurecerlo a 60 HRC.
4. Molienda: Utilice una rectificadora de superficies para llevar las caras exteriores del bloque a sus dimensiones finales y precisas.
5. Electroerosión: Este es el paso claveCree un electrodo de grafito o cobre con la forma inversa exacta de la cavidad final. Utilice una máquina de electroerosión por penetración para quemar lenta y precisamente la forma final en el bloque de acero endurecido, creando las esquinas afiladas y los detalles finos que el fresado no pudo lograr.
6. Pulido: Pula a mano la cavidad para lograr el acabado de espejo requerido.

Aquí, el proceso depende de la dureza del material y la complejidad de la geometría, lo que nos obliga a utilizar procesos especializados de rectificado y electroerosión. El coste de esta pieza individual ascenderá a miles de dólares, justificado por su papel en la producción de millones de piezas de plástico baratas.

Conclusión: Una sinfonía de sustracción

El mundo del mecanizado es una sinfonía de sustracción. Cada uno de los nueve procesos que hemos explorado es un instrumento con una voz única y una función específica. La potencia bruta del torneado y el fresado reside en la percusión y el bajo, que marcan el ritmo fundamental de la pieza. El taladrado aporta notas nítidas y precisas. Los procesos de acabado (rectificado, aserrado y brochado) son los instrumentos de viento y cuerda, que aportan las melodías y armonías refinadas que dan vida a la pieza. Y los métodos no tradicionales, como la música electrónica de baile (EDM), son los solistas, capaces de realizar proezas impresionantes que ningún otro instrumento puede igualar.

Un diseñador que comprende estos instrumentos puede componer una pieza elegante, eficiente y rentable. Un diseñador que no lo hace es como un compositor que escribe un solo de trompeta que suena más grave de lo que el instrumento puede tocar: el resultado es frustrante, costoso y, en última instancia, un fracaso. Al adoptar los principios de DFM y respetar las capacidades de cada proceso, no solo está diseñando una pieza; está creando un plan para el éxito, garantizando que su visión se haga realidad de forma hermosa y asequible gracias a los músicos expertos del taller.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Cuál es el tipo de mecanizado más común?

Con diferencia, los tres tipos de mecanizado más comunes son: torneado, fresado y taladradoEstos tres procesos forman la base de la fabricación moderna y son responsables de producir la gran mayoría de las características de las piezas mecanizadas.

¿Cuál es la diferencia entre mecanizado y fabricación?

Fabricación es el término amplio para la conversión de materias primas. en productos terminados. Esto puede incluir procesos como fundición, moldeo, forjado y asamblea. Maquinado es un específico subconjunto de fabricaciónEs un proceso sustractivo que utiliza herramientas de corte para eliminar material y dar forma a una pieza, normalmente una hecho de metal o plástico.

¿La impresión 3D es un tipo de mecanizado?

No, la impresión 3D es lo opuesto al mecanizado. El mecanizado es un sustractivo proceso (se empieza con un bloque y se quita material), mientras que la impresión 3D es un aditivo Proceso (se empieza sin nada y se añade material capa por capa). Son dos enfoques de fabricación fundamentalmente diferentes.

¿Por qué se llama mecanizado “CNC”?

Soportes CNC por la Control Numérico ComputacionalLas primeras máquinas manuales requerían un operador experto para girar manivelas y tirar de palancas para controlar la posición de la herramienta. En Mecanizado CNCLos movimientos de la herramienta están controlados por un programa informático (normalmente código G), lo que permite una increíble precisión, repetibilidad y la creación de formas complejas que serían imposibles a mano.

¿Qué proceso de mecanizado es el más caro?

Generalmente los procesos no tradicionales son los más caros por hora. EDM A menudo se considera uno de los más caros debido a su baja tasa de eliminación de material y al coste de las máquinas y los consumibles (electrodos y fluido dieléctrico). Sin embargo, para las tareas específicas que realiza (como el mecanizado de materiales endurecidos), suele ser el... más rentable Solución global. El costo real de cualquier operación depende de la geometría, el material y la cantidad de la pieza.

Referencias

• Degarmo, EP, Black, JT y Kohser, RA (2017). Materiales y procesos de fabricación de DeGarmo. Wiley
• Groover, MP (2012). Fundamentos de la fabricación moderna: materiales, procesos y sistemas. John Wiley & Sons.
• Manual de maquinaria. (2020). 31.ª edición. Industrial Press Inc.
• Smid, P. (2008). Manual de programación CNC. Prensa industrial inc.

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