Introducción
El fresado CNC es una de las operaciones de mecanizado CNC más utilizadas para la fabricación. Todos los procesos CNC comparten algunas similitudes, como la automatización mediante códigos y programas informáticos, lo que garantiza una alta precisión. El fresado CNC es distinto y muy versátil, lo que lo convierte en un pilar en diversas industrias.
Este artículo es una guía completa de las operaciones de fresado CNC. Abarca todo lo que necesita saber sobre el proceso, sus capacidades, beneficios, limitaciones y aplicaciones, lo que puede resultar fundamental antes de elegirlo para su próximo proyecto de fabricación.
¿Qué es el fresado CNC??
El fresado CNC es un proceso automatizado que utiliza una serie de herramientas de corte giratorias para eliminar componentes de una pieza de trabajo. Como sugiere el nombre del proceso, la operación utiliza máquinas controladas por computadora para ejercer un movimiento preciso de las cortadoras, asegurando la precisión dimensional.
El proceso es muy versátil, adecuado para diversas operaciones, realizando diversas operaciones de fresado, creando socavados, cavidades, canales internos y otras características complejas. El fresado CNC ofrece numerosas ventajas.
¿Cómo funciona el fresado CNC?
El fresado CNC es una de las técnicas de mecanizado CNC más utilizadas. Si bien el fresado, el taladrado y el torneado son aspectos del mecanizado CNC, existen distinciones intrincadas entre cada proceso. Dicho esto, esta sección analizará precisamente cómo funciona el fresado CNC.
Preparación de archivos CAD
Todas las operaciones de mecanizado CNC comienzan con la creación del diseño asistido por computadora (CAD) que sirve como formato 2D o 3D del producto deseado. Preparar un archivo CAD para fresado CNC implica utilizar software como SolidWorks o Autodesk. Este archivo CAD sirve como impresión autorizada para todo el proceso de fresado, con especificaciones que indican la forma, las dimensiones, la geometría, la tolerancia, el acabado y otras características complejas de la pieza.
Exportar diseño a formato compatible con CNC
Después de crear el archivo CAD, debe convertirlo a lo que el dispositivo CNC pueda entender utilizando el software de fabricación asistida por computadora (CAM) adecuado. Este software, como Convert.emachineshop.com y cad-exchanger, traduce el diseño en códigos legibles por máquina (a menudo códigos G o M); esto incluye la trayectoria y el movimiento de la herramienta, la secuencia de corte, la velocidad de avance y otros parámetros complejos del proceso de fresado.
Configuración de la máquina
Después de cambiar los archivos CAD a formatos legibles por máquina, como STL y STEP, la máquina CNC está lista para el fresado real. Luego, el maquinista u operador confirma la configuración adecuada de la fresadora CNC. Esto incluye asegurar la pieza de trabajo en la máquina, cargar las herramientas de corte adecuadas y establecer coordenadas para un posicionamiento preciso.
Fresado
Tras la confirmación de la configuración precisa de la máquina, puede comenzar el proceso de fresado real. La máquina deberá acoplar las fresas al husillo y configurar el dispositivo para iniciar el fresado. Las cortadoras se moverán a lo largo de trayectorias específicas según lo indicado por los códigos, cortando y eliminando piezas de material de la pieza de trabajo de manera controlada y especificada.
Tipos de operaciones de fresado CNC
El fresado CNC implica una serie de operaciones de corte diferentes, cada una específica para distintos propósitos de mecanizado. A continuación se muestra una descripción general concisa pero detallada de los tipos de fresado CNC.
Fresado frontal
Como tipo de operación de fresado CNC, el planeado se produce cuando el eje de rotación de la herramienta de corte, generalmente una fresa de planear, forma un ángulo recto con la superficie de la pieza de trabajo. Las herramientas de corte tienen dientes cortantes en la cara y la periferia de la herramienta. Mientras que los dientes periféricos son responsables de la operación de corte real, los dientes frontales ayudan en el acabado. Por lo tanto, las piezas planeadas tienden a tener un acabado superficial suave, preciso y de alta calidad.
El planeado suele utilizarse para crear superficies planas y contornos en piezas ya mecanizadas; en comparación con otras operaciones de fresado, también sirve como un tipo de acabado superficial. Este proceso de fresado CNC puede incluir diferentes tipos, como fresado lateral y fresado final en fresado CNC.
Fresado final
El fresado de extremos utiliza cortadores específicos, llamados fresas de extremo, para eliminar materiales de una pieza de trabajo, creando cortes axiales. Las fresas vienen en diferentes diseños, como fresas de extremo cuadrado, de extremo esférico y de superficie plana. El fresado de extremos sirve para crear superficies planas, contornos y ranuras.
Fresado lateral
Como sugiere el nombre, el fresado lateral implica cortar a lo largo de los lados de una pieza de trabajo. A medida que las fresas laterales cortan los deslizamientos de material, se crea una especie de movimiento lateral. Este proceso de fresado es adecuado para crear superficies planas verticales y angulares, remodelar los lados de una pieza o eliminar material sobrante de los bordes de la pieza de trabajo.
Las fresadoras CNC verticales u horizontales pueden realizar todo tipo de operaciones de planeado.
Fresado simple
En esta operación de fresado, el eje de rotación de la herramienta de corte es paralelo a la superficie de la pieza de trabajo. Debido a que el fresado plano se utiliza normalmente para superficies horizontales planas, a veces se le llama fresado de superficie o de losa. Al igual que otras operaciones de fresado, utiliza fresas específicas (fresas planas) con dientes de corte predominantes en la periferia que corta la pieza de trabajo.
El fresado simple podría emplear cortadores estrechos o anchos para crear cortes verticales, transversales o longitudinales, según las especificaciones o aplicaciones de fresado. Por ejemplo, los cortadores estrechos están diseñados para cortes más anchos, mientras que los más anchos sirven para cortar superficies más grandes. El fresado plano es una operación versátil adecuada para crear superficies planas, chaveteros o ranuras.
Fresado de formas
Form Milling es la operación de fresado ideal para crear formas, contornos y contornos complejos e irregulares en una pieza de trabajo. El proceso utiliza fresas formadas o fresas de mosca específicas para esta operación para crear estos contornos en piezas con superficies curvas y planas o superficies completamente curvas, ya sea en orientación cóncava o convexa.
Esta operación crea cavidades, cuentas y contornos semicirculares o hemisféricos, incluidos diseños complejos y características personalizadas. Sin embargo, debido a las complejidades y la curvatura de la superficie, esta operación es ligeramente más lenta que las operaciones de fresado normales, hasta un 30 por ciento.
Fresado Angular
Como sugiere el nombre, el fresado angular implica operaciones de fresado en las que el filo de las fresas se coloca en ángulo con respecto a la superficie de la pieza de trabajo. Es bastante similar al fresado simple, con la principal diferencia en la configuración angular del eje de corte.
El fresado angular utiliza fresadoras de un solo ángulo para crear características angulares como dentados, biseles, chaflanes y ranuras. Estos cortadores tienen bordes cortantes en ángulo, lo que los hace adecuados para trabajar en ángulos de 45, 50, 55 o 60 grados, como para hacer colas de milano. También hay cortadores de doble ángulo, que normalmente tienen dientes en forma de V y son los más adecuados para fresar superficies planas en ángulos de 90, 60 y 45 grados.
Otros tipos
Además de los tipos más predominantes de operaciones de fresado CNC, a continuación se muestran algunos otros tipos.
Fresado periférico
El fresado periférico es similar al fresado simple, con su eje de corte típicamente paralelo a la pieza de trabajo. Implica cortar a lo largo del borde exterior (la periferia) de una pieza de trabajo. Esta técnica de fresado es adecuada para piezas que requieren detalles delicados en los bordes y para crear perfiles, contornos y ranuras.
Fresado de ranuras
El fresado de ranuras también se denomina fresado de ranuras y ambos nombres describen la técnica. Se utiliza explícitamente para crear ranuras y surcos en una pieza de trabajo. La operación es muy versátil y se utiliza para crear ranuras en T y chaveteros.
Fresado de rosca
Nuevamente, como sugiere el nombre, el fresado de roscas es específico para crear características roscadas en una pieza de trabajo mediante el movimiento giratorio de la herramienta de corte. Ya sean roscas internas o externas, la técnica crea características de roscado precisas y exactas en una pieza de trabajo.
Fresado de cajeras
La operación de fresado de cajeras crea cajeras o huecos cerrados, como socavaduras en una pieza de trabajo. La técnica es específica para crear elementos internos delicados, como bolsillos para rodamientos.
Selección de materiales para operaciones de fresado CNC
El fresado CNC es compatible con varios tipos de materiales. Esta sección analizará la selección de materiales para el proceso de fresado CNC en dos categorías.
Factores que determinan la elección de materiales para el fresado CNC
Antes de seleccionar materiales, hay factores críticos que debes considerar. Ayudan a determinar la idoneidad del material para un proyecto de fresado específico.
A continuación se detallan algunos de los factores críticos que requieren tales consideraciones.
- Tolerancia de las piezas: El índice de tolerancia de un material influye en la precisión dimensional del producto final. Por lo tanto, al fabricar piezas con especificaciones de tolerancia estricta, debe tener en cuenta la tolerancia de las piezas para garantizar que el producto final se adapte a la aplicación prevista.
- Costo: El coste del material es otro factor crítico, ya que algunos materiales son bastante caros. Equilibrar los costos de materiales con la propiedad deseada y factorizar su presupuesto es muy vital.
- Función de la pieza: La función prevista de la fabricación también juega un papel crucial en la elección del material. Por ejemplo, en la industria aeroespacial, el aluminio o el titanio son los materiales preferidos para aplicaciones que requieren una resistencia considerable y son livianos. Sin embargo, si el criterio definitorio es la resistencia, el acero inoxidable puede ser un material más adecuado.
- Estrés: Nuevamente, diferentes materiales tienen diferente resistencia al estrés y la fatiga. Por lo tanto, dependiendo de los requisitos del proyecto, la resistencia a la tracción del material es un factor crucial para evitar deformaciones o incluso fallos de fabricación.
Ejemplos de materiales para fresado CNC
Uno de los principales beneficios de las operaciones CNC, incluido el fresado CNC, es su compatibilidad con una amplia gama de materiales. A continuación se muestran los materiales típicos que se adaptan al fresado CNC.
- Metales y aleaciones: Esto incluye metales y aleaciones ligeros y de alta densidad. Ejemplos de metales para fresado CNC incluyen aluminio, acero, acero inoxidable, titanio, latón y cobre.
- Plásticos: El fresado CNC es compatible con diversos plásticos y resinas, especialmente polímeros de grado de ingeniería. Los ejemplos incluyen acrílico, nailon, polietileno, polipropileno, PVC, etc.
- Otros: Esto incluye otros tipos de materiales además de metales y plásticos. Para el fresado CNC se utilizan materiales como compuestos, madera y, a veces, cerámica.
Ventajas del fresado CNC
El fresado CNC es versátil, lo que lo convierte en uno de los métodos preferidos en diversas industrias. A continuación se detallan algunos de sus principales beneficios.
Alta precisión y exactitud dimensional
Como todas las operaciones CNC, el fresado CNC es una operación de alta precisión, ya que crea piezas con precisión y exactitud dimensional impecables. Dado que es un proceso controlado por computadora, hay poca interferencia humana. Por lo tanto, existen riesgos mínimos de error, como en el mecanizado manual. Esto la convierte en una técnica adecuada para piezas y componentes con especificaciones de tolerancia estrictas de hasta ±0.001 pulgadas; de hecho, algunas máquinas pueden alcanzar ±0.0005 pulgadas.
Compatibilidad con amplias opciones de materiales
El fresado CNC es compatible con una gran variedad de opciones de materiales. Ya analizamos algunas opciones de materiales disponibles para los maquinistas CNC durante la fabricación de piezas. El dispositivo puede mecanizar piezas de diversos materiales, incluidos plásticos, metales, aleaciones, compuestos e incluso madera y, a veces, cerámica.
Rápido y Eficiente
Dado que las operaciones de fresado CNC están guiadas por computadora, es un método muy eficiente. Después de configurar el diseño asistido por computadora y codificar la máquina, ésta puede realizar sus operaciones de forma independiente. El alto nivel de automatización y repetibilidad del fresado CNC ayuda a reducir los plazos de entrega, ya que el dispositivo puede funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana si es necesario, lo que aumenta aún más las tasas de producción. Por lo tanto, tiene mayores posibilidades de cumplir con plazos ajustados.
Adecuado para geometrías complejas
Independientemente de las limitaciones de diseño y las complejidades geométricas, las operaciones de fresado CNC son adecuadas. Siempre que las instrucciones y códigos que guían el funcionamiento del dispositivo estén optimizados correctamente, se garantiza un control preciso de la trayectoria y la profundidad de la herramienta de corte para una alta precisión. Generalmente, los procesos de fresado CNC son las operaciones de mecanizado preferidas para crear características complejas, incluidas cajeras, socavados y contornos.
Limitaciones del fresado CNC
Incluso con sus numerosas ventajas, el fresado CNC todavía tiene algunas limitaciones. Comprender las deficiencias es fundamental para garantizar que sus proyectos de fresado CNC alcancen todas las especificaciones previstas.
Altos costos iniciales
Generalmente, todas las máquinas CNC, incluidos los equipos y el software de fresado CNC, son caras. Por lo tanto, la configuración inicial de la fresadora CNC suele ser costosa, lo que suele ser una limitación, especialmente para las empresas emergentes y de pequeña escala. Sin embargo, dado que estas máquinas y sus demás componentes son muy duraderos, el beneficio a largo plazo de adquirir el dispositivo puede superar su costo inicial.
Desgaste de la herramienta
El desgaste de las herramientas es más o menos una constante en el fresado CNC. El contacto constante entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo desgasta gradualmente las fresas. Otros factores, como la dureza del material y el aumento de las velocidades de corte, pueden aumentar el desgaste de la herramienta. Cuando esto sucede, las herramientas requieren reemplazo o afilado periódico, aumentando los costos de mantenimiento.
Requiere Experiencia
Las fresadoras CNC requieren maquinistas y operadores expertos para garantizar un mecanizado óptimo. El dispositivo requiere una codificación y programación correctas, lo que a menudo requiere que los maquinistas tengan un buen conocimiento de los lenguajes de programación. Además, otros aspectos, como la selección de herramientas, las técnicas de mecanizado, la configuración de la máquina y la pieza de trabajo, la resolución de problemas y el diagnóstico de problemas, requieren los servicios de expertos.
Aplicaciones de las operaciones de fresado CNC
El fresado CNC es posiblemente la técnica de mecanizado de precisión más utilizada debido a sus amplias aplicaciones en diversas industrias. A continuación se muestran algunos:
- Industria aeroespacial: Piezas de aeronaves, elementos estructurales, componentes de motores y otras piezas especializadas con estrictos estándares de tolerancia y calidad y estrictas medidas de seguridad.
- Agricultura: Piezas para maquinaria agrícola grande, sistemas de riego y herramientas especializadas
- Industria automotriz: Piezas de motor, componentes de chasis, sistemas de transmisión y engranajes, piezas interiores y exteriores de automóviles.
- Electrónica: Carcasas y recintos electrónicos, disipadores de calor.
- Energía y Energías Renovables: Piezas de generadores, turbinas, componentes de paneles solares y sistemas de energía renovable.
- Fabricación general y fabricación de piezas personalizadas: Creación de piezas, moldes, herramientas, piezas de máquinas y componentes automotrices personalizados
- Industria médica: Instrumentos e implantes quirúrgicos, prótesis, equipos ortopédicos, herramientas dentales y otras características con estrictas especificaciones de seguridad y calidad.
Factores que determinan el costo del fresado CNC
Diferentes factores pueden afectar el costo total de las operaciones de fresado CNC. A continuación se muestra una breve descripción de algunos de ellos.
Complejidad del diseño
La complejidad del diseño juega un papel crucial en el costo total de los servicios de fresado CNC. Las piezas con diseñadores más complejos y delicados tienden a requerir herramientas de corte especiales, mayores niveles de experiencia y plazos de entrega más prolongados, lo que genera mayores costos. De hecho, algunas geometrías complejas, especialmente aquellas con características adicionales como socavados, requieren mecanizado multieje, que es incluso más caro que las máquinas CNC convencionales.
Tipos de fresadora CNC
La elección de la fresadora CNC también juega un papel fundamental en los costes del fresado CNC. Si un diseño requiere dispositivos CNC más sofisticados, o digamos, un cliente solicitó específicamente máquinas CNC avanzadas (las máquinas multieje), tendrá que pagar más. De hecho, estas máquinas ofrecen capacidades ampliadas y garantizan una fabricación óptima, independientemente de las complejidades. Sin embargo, también generan más costos.
Elección de materiales
El material seleccionado para el fresado CNC también influye en los costes totales. El material impacta los costos de dos maneras: primero, el costo real del material. Algunos materiales como el hierro, el aluminio y el acero son relativamente baratos, mientras que el titanio y las aleaciones a base de níquel son caras. La otra forma en que la elección del material afecta a los costes es la facilidad de mecanizado. Materiales como el titanio son difíciles de mecanizar y pueden dar lugar a tiempos de producción más largos, mayor desgaste de las herramientas y requisitos de mantenimiento, lo que resulta en mayores costos de fresado CNC.
Volumen de producción
El volumen de producción también afecta los costos de fresado CNC. Si bien se esperaría que la producción de bajo volumen fuera más barata que la de alto volumen, no es tan directo, especialmente cuando se habla del costo por pieza. El mecanizado CNC es caro, pero rentable para la fabricación a granel.
Esto se debe a que el costo de fabricar unos pocos productos y productos grandes comparten similitudes en los factores de costo, incluida la codificación, las herramientas, los costos de configuración, el cambio de herramientas, etc. Por lo tanto, además de comprar más materiales en la producción a granel, se deben considerar otros aspectos integrales del proyecto. compartido sobre la fabricación total, lo que resulta en costos reducidos por pieza.
Elección del acabado superficial
Si bien el mecanizado CNC produce piezas con alta precisión y exactitud, que requieren poco o ningún acabado superficial, aún puede optar por realizar estas operaciones para mejorar aún más la pieza. Sin embargo, el acabado seleccionado y las operaciones de posprocesamiento influyen en los costes totales. Por lo tanto, si tiene un presupuesto estricto, considere un acabado superficial menos costoso para su pieza o déjela tal como está mecanizada.
Tendencias futuras en los servicios de fresado CNC
Con avances tecnológicos continuos, las operaciones de fresado CNC continúan experimentando mejoras para satisfacer las demandas de fabricación modernas y futuristas. En esta sección se analizarán las tendencias destacadas que abarcan el futuro de los servicios de fresado CNC.
Automatización de los Procesos de Molienda
La automatización CNC es parte integral de las operaciones de fresado CNC. Además de los códigos operativos de estos dispositivos, la integración de sistemas robóticos en máquinas CNC puede reducir aún más la interferencia humana y aumentar la precisión. Los fabricantes y OEM pueden utilizar robots para realizar tareas sencillas como cambio de herramientas, manipulación de materiales, carga y descarga de piezas de trabajo e incluso análisis de calidad. La automatización de estos procesos ayuda a mejorar la repetibilidad y eficiencia de las operaciones CNC.
Aprendizaje automático (ML) y uso de la inteligencia artificial (IA)
El aprendizaje automático y la inteligencia artificial ya están avanzando en el fresado CNC. Los codificadores e ingenieros de software pueden utilizar esta tecnología para equipar dispositivos CNC con capacidades de aprendizaje, optimizando aún más las operaciones de mecanizado.
La integración de algoritmos de ML e IA puede ayudar a predecir el desgaste de la herramienta, una trayectoria favorable, predecir y prevenir defectos de mecanizado, minimizar los desperdicios y modificar los parámetros de corte en tiempo real. Esto también puede incluir funciones como autocontrol, programación de mantenimiento y autodiagnóstico en caso de falla. Estas características dan como resultado una mayor vida útil de la herramienta y una eficiencia general de la máquina.
Conclusión
El fresado CNC es una técnica de fabricación popular para diversas aplicaciones industriales. El método ofrece amplias capacidades, que van desde la fabricación sencilla hasta la fabricación de componentes sofisticados con características de diseño complejas.
Incluso en el siempre dinámico mundo de la fabricación, el fresado CNC se ha negado a dejar de evolucionar, lo que garantiza que seguirá siendo un pilar durante años.
Servicios de fresado CNC personalizados de Zintilon
Al leer este artículo hasta aquí, probablemente tenga un conocimiento detallado del fresado CNC. Sin embargo, aún necesita asociarse con un servicio, ya que adquirir las máquinas para su proyecto es costoso, especialmente si es solo para una fabricación de piezas personalizadas a pequeña escala o única.
Zintillon es experto en ofrecer servicios de fresado CNC de alta calidad. Ya sea que se trate de piezas simples o de fabricación de piezas complejas con especificaciones de tolerancia estrictas, cumplimos con sus requisitos.
Nuestras instalaciones cuentan con operadores altamente calificados y el equipo necesario para darle vida al proyecto de sus sueños. Además del fresado CNC, ofrecemos otras operaciones de mecanizado CNC: torneado, taladrado, etc., incluidas tecnologías relacionadas como electroerosión, fabricación de chapa y fundición a presión.
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Preguntas Frecuentes
¿Es el fresado CNC diferente del mecanizado CNC?
El fresado CNC es un subconjunto de operaciones de mecanizado CNC. De hecho, el fresado CNC es muy amplio; Implica el uso explícito de cortadores giratorios para remodelar un material. Por otro lado, el mecanizado CNC incluye diversos procesos, entre los que se encuentran el fresado, mandrinado, torneado, taladrado y fresado, entre otros.
¿Por qué es mejor fresar que tornear?
El fresado ofrece una gama más amplia de aplicaciones. Es adecuado para crear formas planas y complejas, incluidos contornos, huecos, socavados y otros detalles intrincados. Por otro lado, se prefiere el torneado para estructuras cilíndricas.
¿Cuál es la diferencia entre fresado manual y fresado CNC?
La operación de fresado manual requiere operadores humanos para controlar las funciones de la máquina, mientras que el fresado CNC está automatizado y controlado mediante programas y códigos de computadora. Por lo tanto, el fresado CNC puede crear piezas complejas y ofrece precisión y repetibilidad más allá del fresado manual.
¿Cuál es la diferencia entre fresado CNC y torneado CNC?
En el fresado CNC, las herramientas de corte rotativas eliminan piezas de una pieza de trabajo, mientras que en el torneado CNC, las cortadoras están estacionarias y la pieza de trabajo gira a medida que se cortan las piezas. Si bien ambos procesos de fabricación sustractiva pueden parecer similares, tienen propósitos diferentes. El torneado es más específico para componentes cilíndricos, mientras que el fresado tiene aplicaciones más amplias, que van desde estructuras planas hasta estructuras complejas.
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