Cómo afrontar las características complejas de las piezas mecanizadas

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Al igual que los centros de fresado de Protolabs, el torneado CNC en tornos de alta velocidad es capaz de realizar muchas piezas complejas en una sola operación. Las herramientas motorizadas y el eje Y hacen que sea posible tornear un perno, fresar los planos de la llave y, acto seguido, perforar un orificio transversal para un cable de seguridad. Como ejemplos más complejos podríamos citar un pistón hidráulico con ranuras de alineación en un extremo, un accesorio con orificios para llaves de tuercas en su cara frontal, o un eje con una ranura externa. En algunos casos, hasta es posible «tornear» una pieza que es más ortogonal que redonda

Con todas estas premisas relativas al fresado y las herramientas motorizadas, he aquí cinco elementos que se deben tener en cuenta al diseñar piezas complejas:

1. Ubicación de los orificios

El tamaño mínimo para orificios centrados y axiales en los tornos CNC de Protolabs es de 1 mm, con una profundidad 6 veces mayor que su diámetro como máximo. Los orificios radiales (los taladrados desde el lateral de la pieza) deben tener como mínimo un diámetro de 2 mm. Los orificios que atraviesan las piezas torneadas o fresadas no suelen dar problemas (especialmente en piezas huecas o con forma de tubo), pero dependiendo del tamaño de la pieza, el diámetro del orificio y el material, es posible que la herramienta de corte no tenga suficiente alcance. Cuando sea posible Protolabs realizará el mecanizado desde cada lado, pero conviene revisar el análisis de diseño por si existen posibles restricciones.

2. Formas profundas

Las ranuras externas en una pieza torneada no pueden superar los 24,1 mm de profundidad ni ser más estrechas que 1,2 mm. En cuanto al tamaño, las demás formas fresadas al estilo de las ranuras suelen seguir las mismas normas que los orificios taladrados, pero una buena regla empírica es mantener la profundidad en menos de 6 veces el ancho de la forma. Además, al menos hay que dejar 0,5 mm de espesor de pared en el material adyacente. Las grandes partes planas y otras superficies fresadas (con fresa o torno) dependen totalmente de la geometría de la pieza en relación con el tamaño de la cuchilla. Sin embargo, las nervaduras y surcos profundos siempre pueden plantear dificultades. Es posible cortar formas similares a las de un disipador de calor en una pieza torneada o fresada, pero esto depende de la geometría real de la pieza y de las herramientas disponibles. De nuevo, revise el análisis DFM detenidamente, y no dude en probar nuestro software o ponerse en contacto con un ingeniero de aplicaciones.

Normalmente, los diseñadores añaden formas roscadas a las piezas fresadas y torneadas. Las opciones de roscado no son las mismas para las piezas fresadas que para las torneadas, así que asegúrese de elegir el proceso correcto.

¿Está pensando en realizar el roscado de la pieza mecanizada? También podría pensar en usar un inserto. Los insertos de bobina (mostrados aquí) y de llave ofrecen una vida útil más larga que las roscas simples, especialmente en materiales blandos como el aluminio o el plástico.

3.  Mejores roscas

En lo que se refiere a las roscas, los centros de torneado y fresado de Protolabs comparten muchas funcionalidades. En general, Protolabs puede roscar desde #4-40 (M3 x 0,5) hasta aproximadamente 1/2-20 (M10 x 1,25) según el tipo de máquina y el lugar donde se encuentre la forma, salvo algunas excepciones. Eche un vistazo a las normas de roscado para conocer medidas y otros detalles con más precisión. No deje de leer la sección sobre la manera correcta de crear hilos de rosca y qué relación guarda esto con las características de las piezas internas frente a las externas y las fresadas frente a las torneadas. También podría pensar en usar un inserto. Los insertos de bobina y de llave ofrecen una vida útil más larga que las roscas simples, especialmente en materiales blandos como el aluminio o el plástico, y son fáciles de instalar.

4. Añadir textos puede ser caro

Normalmente, las piezas médicas y aeroespaciales complejas deben llevar marcados de forma permanente los números de referencia y los nombres de las empresas. El texto en relieve puede parecer bonito, pero también es una de las tareas más lentas de todas las operaciones de mecanizado, y el coste se dispara a medida que aumentan las cantidades de producción. Por lo general, es mejor grabar electroquímicamente o marcar con láser las piezas, pero si está obligado a añadir texto grabado, procure que sea breve y con fuentes simples y limpias. Para metales blandos y plásticos recomendamos la Arial Rounded MT de 14 puntos con 0,3 mm de profundidad, y para metales duros la Arial Rounded MT de 22 puntos con 0,3 mm de profundidad.

5. Radios: cuidado con las esquinas

Un error habitual en cualquier pieza mecanizada es usar esquinas internas pronunciadas. Por ejemplo, las herramientas de torneado que se suelen usar para el acabado en Protolabs tienen un radio de corte de 0,8 mm, por lo que cualquier pieza de acople se debe diseñar con esto en mente. Las fresas descienden a 1 mm para metales blandos, 1,2 mm para metales duros y  plásticos lo que significa que los radios internos de las esquinas de una cajera serán poco más de la mitad de esa cifra. Eso es bastante recto, pero recuerde que el fresado con una herramienta tan pequeña lleva mucho tiempo, y se limitará a una cajera de no más de 4 mm de profundidad para los metales duros y 7,6 mm de profundidad para los metales blandos y los plásticos. La mejor opción es aliviar las esquinas internas o permitir un radio interno lo más grande posible en los diseños de piezas de acople.

Una última precaución: no seguir unas buenas prácticas de diseño enfocadas a la fabricación hace que las operaciones de mecanizado sean aún más difíciles y, por tanto, más caras. Pagar un poco más puede ser asumible en los prototipos, pero cuando la demanda aumenta y entramos en cantidades de producción, la cosa cambia. Como siempre, si tiene alguna pregunta sobre una pieza compleja o sobre una forma de la pieza, no dude en ponerse en contacto con Protolabs llamando al +34 932 711 332 o enviando un correo electrónico a [email protected]