Las 18 principales reglas de diseño para prototipos y piezas mecanizados por CNC

El proceso de mecanizado CNC es un proceso de fabricación sustractiva. Obtiene el modelo diseñado mediante la eliminación de materias primas con cortadores de alta precisión. El servicio de prototipado por mecanizado CNC es adecuado para la producción de prototipos y pequeños lotes. Pero en la etapa de diseño, debemos considerar lo siguiente para evitar defectos y baja viabilidad：

Espesor de Pared

Evite secciones de pared delgadas de menos de 0.04 pulgadas (1 mm) de espesor. Las paredes delgadas pueden desviarse durante el mecanizado y ser frágiles para el manejo. Se recomienda un espesor mínimo de pared de 0.08 pulgadas (2 mm) o más. Las paredes más gruesas de más de 0.25 pulgadas (6 mm) pueden requerir pasadas de desbaste para evitar la deflexión de la herramienta.

Esquinas Internas

Las esquinas internas afiladas a menudo no se pueden mecanizar físicamente. Especifique un radio mínimo en las esquinas de al menos 0.04 pulgadas (1 mm). Los chaflanes internos más grandes serán más fuertes. Permita holgura para el diámetro de la herramienta de corte. Las esquinas muy estrechas pueden necesitar EDM o rectificado secundario.

Esquinas Exteriores

Las esquinas exteriores afiladas son posibles pero son puntos de alta concentración de tensión. Las esquinas con radio de 0.02 pulgadas (0.5 mm) o más mejoran significativamente la resistencia. Elimine las esquinas exteriores puntiagudas. Los chaflanes ayudan a la expulsión de la pieza de los moldes.

Nervaduras y Refuerzos

Añada nervaduras y refuerzos para reforzar secciones delgadas propensas a vibración o deflexión durante el mecanizado. Ubique las nervaduras cerca de las áreas de sujeción. Las nervaduras ayudan a disipar el calor y mejoran la estabilidad de la pieza. Mantenga los extremos de las nervaduras redondeados.

Alturas de Resaltes y Zócalos

Se recomienda un espesor mínimo de 0.02 pulgadas (0.5 mm) para resaltes y zócalos pequeños. Evite postes y protuberancias largos y delgados que puedan desviarse fácilmente. Proporcione holgura debajo de los voladizos para los diámetros de las fresas.

Tamaños de Agujeros

Limite los diámetros de los agujeros a no menos de 1/8 de pulgada (3 mm). Los agujeros por debajo de 0.04 pulgadas (1 mm) son difíciles de mecanizar y rompen fácilmente las brocas pequeñas. Permita holgura para los ángulos de punta de la broca.

Evite Detalles Muy Pequeños

Los detalles finos más pequeños de 0.010 pulgadas (0.25 mm) y las formas delicadas no se fabricarán bien. Los textos y logotipos diminutos se convierten en manchas ilegibles. La altura mínima legible del texto es de 0.12 pulgadas (3 mm).

Tolerancias

Especifique tolerancias razonables que permitan la variación normal del proceso. Permita +/- 0.005 pulgadas (0.127 mm) para prototipado general. Tolerancias más estrictas conllevan más tiempo y costo de mecanizado.

Acabados Superficiales

Los acabados superficiales más finos requieren pasadas más graduales y velocidades/avances más lentos. Los valores de rugosidad comúnmente especificados oscilan entre 125-250 microinches Ra. Son posibles acabados hasta 32 Ra.

Peso de la Pieza

Los componentes pesados más significativos requieren un mayor amarre y son propensos a vibraciones a altas velocidades. Considere dividir piezas grandes en segmentos para mantener el peso por debajo de 25 lbs (11 kg) cada uno. Reduzca la masa donde sea posible.

Selección de Material

Utilice materiales homogéneos y estables dimensionados apropiadamente para las dimensiones de la pieza. Evite materiales con tamaños de grano grandes en relación con las características. Los metales duros tienen mayor rigidez pero son más difíciles de mecanizar.

Reducción del Tiempo de Preparación

Diseñe para minimizar el amarre complejo y la indexación para facilitar la mecanizabilidad. Combine múltiples piezas en una si es apropiado. Los puntos de ubicación de amarre estándar aceleran la carga.

Accesibilidad de la Herramienta

Proporcione un acceso adecuado para que las fresas de extremo alcancen todas las esquinas y características internas. Limite los bolsillos ciegos profundos, los resaltes dentro de paredes y las geometrías internas complejas. El mecanizado de 5 ejes mejora la accesibilidad.

Diseño para la Fabricabilidad

Utilice principios de diseño probados adecuados para los procesos de mecanizado. Evite operaciones innecesarias. Estandarice las características utilizadas repetidamente en y entre piezas. Diseñe pensando en la producción.

Cambios de Diseño

Planifique revisiones y mejoras de diseño. Haga que los modelos sean paramétricos con dimensiones clave fácilmente variables. El mecanizado CNC permite un tiempo de respuesta rápido para iteraciones de diseño. Mantenga un historial de cambios y control de versiones.

Ángulos de Desmoldeo

Incorpore ángulos de desmoldeo de 1-2 grados en todas las caras verticales para permitir la expulsión de la pieza de moldes o dispositivos de sujeción. El ángulo de desmoldeo ayuda a tirar de las herramientas de corte a lo largo de la superficie de trabajo.

Evite Ensamblajes

Combinar múltiples componentes en una pieza mecanizada cuando sea posible simplifica el prototipado. Los ensamblajes requieren la interfaz de componentes y hardware.

Componentes Estándar

Utilice hardware estándar de catálogo y artículos comprados cuando sea factible en lugar de componentes mecanizados a medida. Los sujetadores, manijas, bisagras, engranajes y accesorios estándar ahorran costos.

Considerar estas pautas de diseño ayudará a crear prototipos mecanizados por CNC que se mecanizan de manera eficiente, evitan problemas de herramientas, cumplen tolerancias, tienen acabados apropiados y pueden ser manipulados y ensamblados. El resultado es un tiempo de respuesta más rápido y costos de prototipado reducidos.

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