Mecanizado y fresado CNC: Una guía completa | JS Precision

El fresado CNC es la clave para resolver el difícil problema del mecanizado de piezas de precisión.

Cuando una pieza metálica ordinaria se corta con precisión mediante fresas CNC giratorias bajo el control de comandos CNC, transformándose gradualmente en componentes de precisión para motores aeroespaciales o piezas centrales para dispositivos médicos, esto es una demostración perfecta de la tecnología de fresado y mecanizado CNC.

La calidad, el coste y la eficiencia en la entrega de piezas están directamente relacionados con la tecnología de fresado CNC. En este documento, JS Precision resume el desglose del proceso desde las perspectivas de proceso, herramientas y diseño, lo que ayudará a resolver los desafíos desde el diseño hasta la producción y a encontrar soluciones de mecanizado adecuadas.

Resumen de la respuesta principal

La guía definitiva para el mecanizado y fresado CNC: Secretos de fabricación de precisión de JS Precision

Con 15 años de profunda implicación en el campo del mecanizado y fresado CNC, JS Precision ha prestado servicio a más de 500 clientes en todo el mundo, abarcando 12 industrias clave como la aeroespacial, los dispositivos médicos y los componentes de precisión para la automoción.

Hemos procesado más de 40 tipos de materiales, incluyendo aleaciones de aluminio, titanio y materiales compuestos, y completado más de 10 000 proyectos de piezas de precisión. El índice de aprobación de piezas de grado aeroespacial siempre ha superado el 99,5 %. En una ocasión, redujimos el tiempo de mecanizado de un impulsor complejo para un cliente en un 42 %.

Nuestro sistema de calidad sigue el marco de mejores prácticas de la Organización Internacional de Normalización (ISO) para la gestión de la calidad, lo que garantiza la estandarización y la trazabilidad de los procesos. El índice de homologación de piezas del 99,5 % alcanzado por JS Precision en el sector aeroespacial es prueba de la aplicación de esta estricta norma.

Además, nuestro equipo de ingeniería cuenta con más de 8 años de experiencia promedio en fresado CNC, y es capaz de resolver diversos desafíos técnicos, desde el micromecanizado hasta el fresado de alta velocidad en materiales duros.

Esto no es una simple recopilación teórica, sino el resultado concentrado de nuestros 15 años de experiencia , validada en producciones reales, desde la selección de herramientas hasta la configuración de equipos de cinco ejes. Por ello, tenga plena confianza en la profesionalidad y la practicidad de esta guía.

Ya sea para el sector aeroespacial o médico, JS Precision cuenta con amplia experiencia en la prestación de servicios de mecanizado y fresado CNC. No dude en contactarnos para comunicarnos sus necesidades específicas; agilizaremos el proceso de pedido para garantizar la calidad de las piezas y una entrega eficiente.

¿Cómo transforma el mecanizado CNC la materia prima en piezas de precisión?

Tras conocer JS Precision, seguramente se preguntará cómo se transforman las materias primas en piezas de fresado CNC de alta precisión mediante este proceso. A continuación, se presenta un análisis en tres etapas.

Fabricación sustractiva digital:

Nuestro diseño consiste en crear un modelo CAD 3D según los requisitos de la pieza, importarlo al software CAM para su programación, configurar parámetros como las trayectorias de corte y las velocidades del husillo, y simular la antiinterferencia.

A continuación, importe el programa al sistema CNC y controle la máquina herramienta para cortar la materia prima y obtener una pieza de mecanizado CNC que cumpla con los requisitos.

Principios del control del movimiento:

Las máquinas herramienta de cinco ejes combinan los ejes lineales X, Y y Z con dos ejes rotativos para permitir el mecanizado multiángulo de impulsores y otras piezas complejas. La interpolación lineal controla el movimiento rectilíneo de la herramienta para garantizar la planitud. La interpolación circular controla una trayectoria circular para mecanizar superficies curvas. Ambas garantizan la precisión de las trayectorias de mecanizado CNC.

Mecanismos de eliminación de material:

En el mecanizado CNC, el contacto entre la herramienta y la materia prima genera una fuerza de corte. Si esta es excesiva, puede desgastar la herramienta y deformar la pieza. Si la evacuación de virutas no se realiza a tiempo, el acabado superficial se deteriora; y si el calor de corte no se disipa eficazmente, se altera la estructura metalográfica del material.

JS Precision optimiza el control mejorando los parámetros de corte y eligiendo un método de refrigeración apropiado para garantizar la calidad de las piezas fresadas por CNC.

¿Cómo seleccionar las fresas CNC perfectas para diferentes materiales?

Elegir las fresas adecuadas para el mecanizado CNC es fundamental para garantizar la calidad. Muchos clientes aumentan sus costos al seleccionar la herramienta incorrecta por desconocimiento del material, los parámetros y los recubrimientos. A continuación, se presentan tres aspectos clave para seleccionar las herramientas apropiadas.

Selección de materiales para herramientas

Los diferentes materiales para herramientas tienen sus respectivos escenarios de aplicación y costos, como se detalla en la tabla a continuación.

El papel decisivo de los parámetros geométricos

Los parámetros geométricos de las fresas CNC tienen un efecto directo en los resultados del mecanizado.

• Ángulo de ataque: Un ángulo de ataque grande produce una fuerza de corte baja, lo cual es adecuado para materiales blandos como el aluminio. En cambio, un ángulo de ataque pequeño proporciona una alta rigidez en el caso de materiales duros, como el acero o el titanio.
• Ángulo de holgura: Un ángulo de holgura grande reduce la fricción y ralentiza el desgaste, pero disminuye la rigidez. Un ángulo de holgura pequeño proporciona alta rigidez, pero acelera el desgaste.
• Ángulo de hélice: Los ángulos de hélice mayores ofrecen una mejor eliminación de virutas y son adecuados para aluminio y cobre, mientras que los ángulos de hélice menores ofrecen una mejor estabilidad y son adecuados para acero duro.
• Número de canales: Un mayor número de canales aumenta la eficiencia, pero reduce el espacio para la evacuación de virutas, y viceversa. Ejemplo: Para aluminio se utilizan 4 canales; para cavidades profundas, 2 canales.

Mejora de la tecnología de recubrimientos

Los recubrimientos mejoran la vida útil y el rendimiento de las brocas de fresado CNC:

• Recubrimiento de TiN: Duro, resistente al desgaste, apto para acero, aumenta la vida útil de la herramienta de 2 a 3 veces.
• Recubrimiento de TiAlN: Resistente a altas temperaturas, estable por encima de 800 ℃, adecuado para aleaciones de titanio y aleaciones de alta temperatura.
• Recubrimiento DLC: Baja fricción, por lo tanto menor fuerza de corte, adecuado para cortar aluminio y cobre porque evita que la herramienta se pegue.

JS Precision puede seleccionar las fresas CNC más adecuadas para usted, según los materiales que esté mecanizando. Ya sean herramientas de carburo o con recubrimientos especiales, garantizan un rendimiento de corte óptimo y una larga vida útil, reduciendo así los costes de reemplazo de herramientas.

Figura 1: Los diferentes materiales de herramientas tienen diferentes escenarios de aplicación.

Diseño para la fabricación: ¿Cómo optimizar el mecanizado de piezas con fresadora CNC?

La mayoría de los diseños de piezas mecanizadas por fresadora CNC de los clientes no consideran la deformación, la precisión deficiente ni la necesidad de rediseñar el proceso de fresado. A continuación, se presentan los puntos clave para la optimización:

Radio de esquina interior:

Debido a que las fresas CNC tienen radios, es imposible mecanizar esquinas perfectamente afiladas. JS Precision recomienda diseñar siempre con un radio de redondeo estándar (0,5 mm, 1 mm, 2 mm) para evitar dificultades de mecanizado e incluso el desgaste total de la herramienta.

Cavidades y agujeros profundos:

El mecanizado de cavidades/agujeros profundos, con una relación profundidad/diámetro superior a 5:1, provoca fácilmente sobrecarga de la herramienta y vibraciones que afectan la precisión del producto. El diseño debe controlar, en la medida de lo posible, dicha relación.

Cuando no sea posible realizar el ajuste, JS Precision utilizará herramientas de cuello largo y parámetros optimizados para reducir la vibración y garantizar la calidad de las piezas mecanizadas mediante fresado CNC .

Característica de pared delgada:

Las piezas de paredes delgadas son propensas a la deformación debido a su escasa rigidez. En el diseño debe garantizarse un espesor mínimo de pared: aluminio ≥ 0,8 mm, acero/aleación de titanio ≥ 1 mm. Para piezas aún más delgadas , JS Precision utiliza utillaje especializado para reducir las fuerzas de corte y evitar la deformación.

Principio de Datum Unificado:

Las piezas que requieren operaciones de sujeción y multiproceso necesitan referencias unificadas, como planos o agujeros, que eviten errores de posicionamiento. El servicio DFM de JS Precision optimiza estas referencias y garantiza la precisión.

Servicio DFM de JS Precision:

Con nuestro servicio DFM, intervenimos tempranamente en la fase de diseño optimizando la estructura de la pieza según el proceso de fresado del mecanizado CNC para ofrecer una cotización con un coste menor, un tiempo de ciclo más corto y un equilibrio entre calidad y eficiencia.

Figura 2: Para garantizar que sus piezas se puedan fresar de la manera más eficiente posible, considere los principios de DFM durante la fase de diseño.

¿Qué configuraciones influyen realmente en el coste de una fresadora CNC?

Muchos clientes, al solicitar información sobre el servicio de fresado CNC, se preocupan por el costo y el precio de una fresadora CNC. Las diferentes configuraciones del equipo generan diferencias significativas en el precio y la calidad del mecanizado. El siguiente análisis aborda esta cuestión desde tres perspectivas.

Análisis de costos principales

El costo de una fresadora CNC depende principalmente de tres partes, que se representan en la tabla a continuación.

Perspectiva de retorno de la inversión

Si bien el precio de las fresadoras CNC de alta configuración es más elevado (las de 5 ejes cuestan un 50 % más que las de 3 ejes), los costes unitarios a largo plazo son menores. Un cliente del sector aeroespacial fabricó una vez un soporte con una máquina CNC de tres ejes, lo que requirió 5 configuraciones, con un tiempo de producción de 10 días por pieza y un coste de 2500 dólares cada una.

El cambio a una máquina de cinco ejes redujo el tiempo a 5,8 días por pieza y 1550 dólares por pieza, y permitió recuperar la diferencia de precio en seis meses.

Nuestra estrategia de equipamiento

JS Precision ha invertido en varias máquinas herramienta CNC de última generación , incluyendo 10 máquinas de cinco ejes y 20 de tres ejes, equipadas con sistemas Siemens 840D, almacenes de 24 herramientas y palpadores en línea. Los husillos alcanzan velocidades de hasta 20 000 rpm, lo que permite ofrecer un servicio de mecanizado CNC estable a sus clientes.

Los equipos de JS Precision ofrecen un equilibrio entre el coste de la fresadora CNC y la eficiencia del proceso, brindándole un servicio de mecanizado CNC rentable. Puede contactarnos para obtener información sobre nuestros planes de servicio específicos y comenzar rápidamente su proyecto de mecanizado.

¿Por qué el mecanizado CNC de 5 ejes supone un cambio radical para las piezas complejas?

Algunas piezas complejas que requieren mecanizado CNC, como impulsores aeroespaciales e implantes médicos, son difíciles de mecanizar con fresadoras CNC de 3 ejes, mientras que el mecanizado CNC de 5 ejes resuelve este problema fácilmente. A continuación, analizaremos sus ventajas, aplicaciones y las capacidades de JS Precision.

Análisis en profundidad de las ventajas técnicas

• Mecanizado con una sola configuración: Esto evita los errores de posicionamiento derivados de múltiples configuraciones, mejorando significativamente la precisión general.
• Mecanizado de superficies complejas: El corte con ángulo de herramienta óptimo evita interferencias, garantizando precisión y un buen acabado en la superficie.
• Orientación óptima de la herramienta: esto permite utilizar herramientas más cortas para lograr la máxima rigidez, menos vibraciones y una mayor vida útil de la herramienta.

Escenarios de aplicación

El mecanizado CNC de 5 ejes es adecuado para la industria aeroespacial (piezas estructurales, impulsores), dispositivos médicos (articulaciones artificiales), moldes de alta precisión (cavidades, núcleos) y otros campos.

Nuestras capacidades de 5 ejes

JS Precision dispone de 10 máquinas herramienta de 5 ejes capaces de mecanizar piezas de hasta 1500×800×600 mm. Admite micromecanizado, con un diámetro mínimo de herramienta de 0,1 mm, y fresado de alta velocidad en materiales duros a HRC60+. Hemos ayudado a nuestros clientes a incrementar el rendimiento de las palas de turbina del 85 % al 99,5 % y a reducir el tiempo de ciclo en un 42 %.

Figura 3: Fresadoras de 5 ejes. La configuración de una fresadora de cinco ejes es más diversificada y se utiliza para mecanizar formas geométricas más complejas, como álabes de turbina, discos integrales y superficies complejas.

La prima de la precisión: ¿Cómo se correlaciona el precio de una fresadora CNC con su exactitud?

Muchos clientes se preguntan por qué existen diferencias de precio tan grandes entre los distintos tipos de fresadoras CNC. De hecho, la precisión es el factor clave: a mayor precisión, mayor precio del equipo. A continuación, analizamos la relación entre ambos y la garantía de precisión de JS Precision.

Composición del coste del grado de precisión:

El precio de una fresadora CNC de precisión estándar (± 0,025 mm) oscila entre los 50 000 y los 80 000 dólares estadounidenses. Para una máquina de mayor precisión (por ejemplo, ±0,005 mm), el precio aumenta hasta los 150 000-200 000 dólares. Esto se debe a que las máquinas de alta precisión incorporan guías y husillos de alta precisión , lo que dificulta el montaje y la calibración.

Estabilidad térmica y precisión dinámica:

Los sistemas de compensación térmica se instalan en máquinas herramienta de alta precisión, con control de temperatura en tiempo real para reducir la deformación de los componentes. Los servomecanismos de alta calidad mejoran la precisión dinámica; todo ello contribuye a un mayor coste del equipo.

Consistencia del valor de precisión:

JS Precision calibra el equipo mensualmente, mantiene la temperatura del taller a 20 ± 2 °C y realiza compensaciones de medición en línea durante el mecanizado. Garantiza que la desviación de precisión de cada pieza mecanizada por fresado CNC sea ≤ ± 0,003 mm.

JS Precision garantiza un control preciso del precio de las fresadoras CNC, ofreciéndole así piezas mecanizadas de alta precisión. Puede contactarnos para confirmar sus requisitos de precisión y le proporcionaremos el equipo adecuado para el mecanizado.

¿Cuáles son los requisitos técnicos para el servicio de mecanizado CNC de piezas complejas?

El mecanizado de piezas complejas mediante fresado CNC exige un alto nivel de conocimientos técnicos. A continuación, se presenta un análisis de las capacidades técnicas necesarias, el control de calidad y el posicionamiento de servicio de JS Precision.

Más allá de las capacidades técnicas convencionales

• Micromecanizado: Puede lograr una precisión de ±0,002 mm y mecanizar características de hasta 0,5 mm para microcomponentes médicos y piezas ópticas.
• Fresado de alta velocidad en materiales duros: Esta tecnología permite mecanizar directamente acero endurecido HRC60+ , reduciendo el tiempo de ciclo de la matriz en un 30 por ciento y mejorando su precisión.
• Combinación de torneado y fresado: Esta técnica combina el torneado con el fresado, completando así el proceso en una sola operación de sujeción y reduciendo los errores de sujeción.

Control de calidad integral

Prevención de interferencias en la trayectoria de la herramienta mediante simulación durante la programación, medición en línea y compensación en tiempo real mediante sondas durante el mecanizado. Tras la finalización, se generará un informe de detección de tres coordenadas para garantizar la calidad durante todo el proceso.

Posicionamiento de servicio de JS Precision

Somos un proveedor profesional de servicios de fresado CNC y contamos con un equipo de más de 10 personas especializadas en proyectos complejos, con un promedio de más de 10 años de experiencia . Hemos ayudado a clientes del sector médico a fabricar microimplantes con una tasa de éxito del 99,8 %.

Caso práctico: Logro de una reducción de costes del 38% en soportes aeroespaciales mediante fresado CNC de 5 ejes

A continuación, un estudio de caso real proporcionará una comprensión intuitiva del valor de la tecnología de fresado CNC de 5 ejes y de cómo JS Precision ayuda a sus clientes a resolver desafíos de mecanizado y a reducir costos.

Los retos a los que se enfrenta el cliente

Un cliente del sector aeroespacial necesitaba mecanizar un lote de piezas de fresado CNC de soportes fabricadas en aleación de titanio (TC4) con un requisito de precisión de ±0,01 mm.

El cliente utilizaba originalmente un proceso de fresado CNC de tres ejes, que requería 5 operaciones de sujeción, 3 juegos de dispositivos de fijación especializados y un tiempo de mecanizado de hasta 10 días por pieza.

Más grave aún, los errores acumulados causados ​​por múltiples operaciones de sujeción dieron como resultado una tasa de aprobación de piezas de solo el 85%, con 20 piezas desechadas por mes, lo que generó pérdidas económicas directas de aproximadamente 50.000 dólares e impidió cumplir con los requisitos del ciclo de entrega.

Solución de precisión JS

Tras recibir el proyecto, analizamos la estructura de la pieza y las dificultades de mecanizado y desarrollamos en consecuencia una solución de fresado y mecanizado CNC de cinco ejes:

• Se rediseñaron los dispositivos especiales para el mecanizado de todas las superficies de la pieza en una sola sujeción, para evitar errores de posicionamiento repetidos.
• Mejore las trayectorias de las herramientas, seleccione herramientas de carburo recubiertas de TiAlN y optimice los parámetros de corte: velocidad del husillo a 8000 rpm, velocidad de avance a 150 mm/min para mejorar la eficiencia del mecanizado y prolongar la vida útil de la herramienta.
• Se utiliza una sonda de medición en línea para realizar la calibración dimensional cada 5 piezas mecanizadas, lo que permite compensar el error de mecanizado en tiempo real y garantizar la estabilidad de la precisión.

Resultados cuantitativos finales

Mediante la aplicación de estos métodos, el proyecto logró resultados notables:

• El tiempo de mecanizado de una sola pieza se redujo de 10 a 5,8 días, con un aumento de la eficiencia del mecanizado de hasta un 42%.
• El costo total (incluidos materiales, mano de obra, depreciación de equipos y consumo de herramientas) disminuyó de 2500 dólares por pieza a 1550 dólares, una caída del 38%.
• La tasa de calificación de piezas aumentó del 85% al ​​99,5%, y solo se desechó 1 pieza en un mes.
• El cliente registró un ahorro de más de 250.000 dólares anuales, garantizando al mismo tiempo la entrega puntual de los pedidos.

Hasta ahora, el cliente ha firmado un acuerdo de cooperación a largo plazo de 3 años con JS Precision.

Figura 4: Soporte aeroespacial de aleación de titanio

¿Experiencia local o estándar global? Descifrando el dilema del "fresado CNC cerca de mí"

Al buscar un servicio de fresado CNC, muchos clientes suelen buscar " fresado CNC cerca de mí ", creyendo que es lo más conveniente. Sin embargo, en el mecanizado de piezas complejas con fresado CNC, la ubicación geográfica no es el factor más importante.

Ventajas y limitaciones de los servicios localizados

Entre las ventajas de los servicios prestados localmente se incluyen una comunicación más cómoda y, probablemente, plazos de entrega más cortos debido a la proximidad.

Sin embargo, la mayoría de los proveedores locales carecen de tecnologías como el mecanizado de cinco ejes y el micromecanizado, y la precisión y calidad de sus equipos no cumplen con los requisitos de alta precisión. Es difícil encontrar al proveedor de servicios adecuado simplemente buscando "fresado CNC cerca de mí".

Principio fundamental de la capacidad técnica

Para piezas complejas, más importante que la ubicación geográfica del proveedor es su capacidad técnica y su sistema de calidad. Los equipos avanzados, como las máquinas herramienta de cinco ejes, con personal especializado, garantizan la calidad incluso a distancia, mientras que una tecnología local insuficiente puede provocar fácilmente el fracaso del proyecto y un desperdicio de costes.

Soluciones de precisión JS

JS Precision atiende a clientes de todo el mundo, impulsando el valor hiperlocal mediante una comunicación eficaz y una gestión eficaz de la cadena de suministro.

• La plataforma web permite a los clientes realizar un seguimiento del progreso, generar informes y mantener debates técnicos a través de videoconferencias, mitigando así los problemas de comunicación derivados de la distancia.
• Nuestros socios logísticos globales garantizan opciones de transporte óptimas con plazos de entrega a clientes en EE. UU. de 7 a 10 días.
• Se proporciona asistencia in situ a los clientes clave para resolver problemas relacionados con el uso de piezas por parte de personal técnico local.

Si necesita un servicio de fresado CNC cerca de usted, JS Precision le ofrece sus servicios en cualquier lugar. Garantizamos una comunicación fluida gracias a nuestras herramientas digitales y le brindamos el mejor servicio de mecanizado CNC.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la tolerancia típica que se puede lograr con el fresado CNC?

La precisión general del fresado CNC es de ±0,025 mm. En aplicaciones de alta precisión que requieren una precisión de hasta ±0,005 mm , se pueden utilizar procesos especiales dependiendo de las características de la pieza y del material que se esté mecanizando.

P2: ¿Cómo elijo entre fresado CNC de 3 ejes y de 5 ejes?

El fresado CNC de 3 ejes permite procesar piezas planas y tridimensionales sencillas. Si la pieza presenta múltiples superficies mecanizadas o superficies curvas complejas, el fresado CNC de 5 ejes mejorará la precisión y la eficiencia para satisfacer mejor los requisitos.

P3: ¿Cuáles son los factores más importantes que afectan al acabado superficial en el fresado?

Los principales factores que influyen en el acabado superficial del fresado incluyen los parámetros de corte, la selección de la herramienta, la rigidez de la máquina herramienta y la estrategia de trayectoria. En particular, deben considerarse la estrategia de acabado y el control de la vibración de la herramienta .

P4: ¿Se puede utilizar el fresado CNC para la creación de prototipos?

Es absolutamente posible. El fresado CNC es capaz de fabricar prototipos funcionales con alta precisión y resistencia con bastante rapidez, por lo que es uno de los métodos preferidos en la creación de prototipos.

P5: ¿Cómo influye la elección del material en el proceso de fresado CNC?

La dureza, la tenacidad y la conductividad térmica influyen directamente en la selección de herramientas, los parámetros de corte, las fuerzas de mecanizado y la deformación térmica en el fresado CNC, afectando así los costes de mecanizado y el tiempo de ciclo.

P6: ¿Cuál es la diferencia entre fresado y torneado?

El movimiento principal durante el fresado es la rotación de la herramienta, mientras que las piezas permanecen fijas o se desplazan. En cambio, el torneado se realiza mediante la rotación de la pieza y el avance de la herramienta. Ambos procesos son adecuados para piezas con diferentes características geométricas.

P7: ¿Cómo afronta los retos del fresado de cavidades profundas?

Los problemas de fresado de cavidades profundas se pueden solucionar con herramientas de cuello largo, parámetros de corte reducidos y estrategias de fresado de alta velocidad, lo que garantiza una correcta evacuación de virutas y refrigeración. En algunos casos, esto implica fresar por capas.

P8: ¿Se pueden mecanizar aceros endurecidos con fresadora CNC?

Sí, este proceso de mecanizado se denomina fresado de alta dureza. Para ello, se requieren herramientas especiales y es necesario considerar estrategias de adaptación específicas. El fresado de alta dureza es uno de los procesos de mecanizado más comunes en la industria de fabricación de moldes.

Resumen

El mecanizado CNC no se limita a "cortar materiales", sino que implica una colaboración precisa en toda la cadena de producción, desde el diseño de piezas y la selección de herramientas y configuración de equipos hasta la prestación del servicio. JS Precision es su socio de confianza a lo largo de esta cadena de mecanizado de precisión.

Con 15 años de experiencia práctica, cubrimos sus necesidades de mecanizado CNC y convertimos los problemas complejos en resultados de fácil implementación. Trabajemos juntos para transformar sus diseños en productos tangibles de mayor calidad y competitividad.

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