Mecanizado CNC: Una guía completa | JS Precision

El mecanizado CNC resuelve muchos desafíos de fabricación. ¿Se imagina cómo un bloque sólido de aluminio puede transformarse en días en el fuselaje de un dron con cientos de orificios de precisión, superficies complejas y tolerancias ajustadas?

La respuesta reside en la "mano mágica" de la fabricación moderna: el mecanizado CNC (fresado y mecanizado CNC). Además de transformar planos digitales en piezas tangibles, constituye uno de los motores fundamentales que impulsan la innovación en sectores que abarcan desde la industria aeroespacial hasta los dispositivos médicos.

En esta completa guía, dirigida por los expertos de JS Precision, descubra cómo el fresado CNC da vida a sus ideas con la máxima precisión, eficiencia y consistencia.

Resumen de respuestas clave

JS Precision: Su proveedor de fresado CNC de precisión

JS Precision lleva 12 años dedicada al fresado CNC de precisión y cuenta con las certificaciones ISO 9001 y AS9100. La empresa presta servicios a más de 600 clientes de 12 sectores: aeroespacial, médico, automotriz, drones, energías renovables, entre otros.

Cada año, JS Precision fabrica más de 30.000 piezas mecanizadas mediante fresado CNC. Su flota de equipos incluye modelos de alta gama de DMG MORI y Haas.

Fabricamos clavos óseos de aleación de titanio para clientes del sector médico, con una precisión estable de ± 0,005 mm mediante dispositivos hidráulicos personalizados y control de parámetros. Los parámetros de fabricación y la verificación de biocompatibilidad cumplen con la norma ISO 5832-3 para implantes quirúrgicos.

Fabricamos soportes de aleación de aluminio para empresas aeroespaciales, con un rendimiento por lote del 99,5 %. Procesamos abrazaderas para pestañas de baterías para empresas de energías renovables, con una precisión de ±0,01 mm.

Esta guía es un resumen práctico de más de 3000 proyectos complejos y es fiable.

¿Quiere saber cómo JS Precision puede adaptar las soluciones de fresado CNC a su sector? Envíenos los requisitos de su sector y de las piezas para recibir un estudio de caso personalizado gratuito y comprender los puntos clave del mecanizado industrial en tiempo récord.

¿Cómo transforma el mecanizado CNC los dibujos digitales en realidad?

El fresado CNC requiere la colaboración de controladores, herramientas de corte y dispositivos de sujeción para convertir los dibujos en piezas reales. A continuación se detalla el proceso básico de mecanizado por fresado CNC.

Del código al movimiento: El papel cerebral del controlador CNC

El controlador CNC es el "cerebro", mientras que el código G es el "lenguaje de instrucciones".

Tras la importación de los dibujos CAD, el software CAM los convierte en código G, como G01 para el movimiento lineal y M03 para la rotación del husillo. Estas son las instrucciones que el controlador utiliza para activar los servomotores, que controlan la trayectoria de la mesa de trabajo y del husillo para que su recorrido coincida exactamente con el dibujo.

Revista y cambiador de herramientas

El mecanizado automatizado en varias etapas se puede realizar utilizando un almacén de herramientas y un cambiador de herramientas.

Los centros de mecanizado JS Precision cuentan con un almacén de herramientas de 20 a 40 piezas que permite guardar fresas, brocas, etc. El sistema cambia automáticamente las herramientas según los requisitos del proceso de mecanizado CNC, lo que elimina la necesidad de intervención manual, permitiendo así realizar operaciones de fresado, taladrado y roscado en una sola pasada.

Sujeciones: Una sujeción estable es la base de la precisión

La fijación de la pieza afecta a la precisión. JS Precision diseña dispositivos de sujeción según el tipo de pieza, como platos hidráulicos y de vacío.

Por ejemplo, para prototipos de motores de automóviles, un dispositivo de sujeción personalizado controla la fuerza de sujeción entre 500 y 800 N con una deformación mínima para garantizar que el error dimensional se encuentre dentro de ±0,02 mm, asegurando así la precisión del mecanizado de piezas mediante fresado CNC.

Figura 1. Las fresadoras de control numérico convierten modelos de diseño asistido por computadora (CAD) tridimensionales en una serie de instrucciones informáticas.

¿Cómo dominar el proceso de mecanizado CNC y lograr una precisión a nivel de micras?

Para lograr una precisión a nivel de micras, se debe optimizar el proceso de mecanizado CNC , lo que incluye la identificación de errores, estrategias de control y retroalimentación de las mediciones.

Fuentes de identificación de errores: Máquinas herramienta, herramientas de corte, deformación térmica y vibración.

• Error de la máquina herramienta: Una máquina herramienta que no se haya calibrado en 5 años puede tener un error de guía de 0,03 mm.
• Error en la herramienta de corte: Durante el mecanizado de aleaciones de aluminio, las herramientas de corte de acero de alta velocidad se desgastan 0,01 mm por cada 100 piezas.
• Error por deformación térmica: Al operar a 8000 rpm, un aumento de temperatura de 5 ℃ puede extender el husillo en 0,005 mm.
• Error de vibración: El mecanizado profundo de piezas con cavidades profundas puede producir fácilmente vibraciones, afectando la rugosidad de la superficie.

Estrategia de control de precisión de JS Precision: De la prevención a la compensación

• Calibración mensual de máquinas herramienta con un interferómetro láser, controlando los errores de posicionamiento dentro de ±0,003 mm.
• Los sensores infrarrojos de la máquina herramienta avisarán automáticamente de la necesidad de sustituir la pieza si el desgaste alcanza los 0,008 mm.
• El sistema de refrigeración de temperatura constante puede mantener el fluido de corte a 20±1℃ para reducir la deformación térmica.
• Las almohadillas antivibración situadas en la base de la máquina herramienta reducen la vibración en un 10% durante el mecanizado de piezas de acero.

Medición y retroalimentación: Garantizar la calidad de cada pieza mediante datos.

JS Precision ha implementado un sistema de inspección de calidad integral , con muestreo en cada etapa del proceso. Utiliza una máquina de medición por coordenadas para la inspección dimensional completa de los productos terminados.

Por ejemplo, para los componentes ópticos, se miden 15 dimensiones clave, cada dimensión se mide 3 veces y se obtiene el promedio; cualquier desviación se utiliza para ajustar los parámetros del proceso de mecanizado CNC.

Figura 2. Las piezas mecanizadas mediante fresado CNC tienen increíbles capacidades para un mecanizado exacto y de precisión.

Mecanizado CNC de tres ejes frente a cinco ejes: Cómo elegir el mejor centro de mecanizado CNC para su proyecto

La selección del centro de mecanizado CNC adecuado es fundamental para aumentar la eficiencia y reducir los costes. Los centros de mecanizado de tres y cinco ejes ofrecen cada uno sus propias ventajas.

Centro de mecanizado de tres ejes: El rey del mecanizado planar económico y eficiente

Su funcionamiento se limita al movimiento en los ejes X, Y y Z, lo que permite trabajar con piezas planas como placas y bases. Es una herramienta económica y de alta eficiencia. Por ejemplo, una placa de aleación de aluminio de 200 × 300 mm podría mecanizarse en una hora por unos 50 dólares. En cambio, una pieza con superficies curvas complejas requiere numerosas operaciones de sujeción, lo que puede aumentar los errores.

Centro de mecanizado de cinco ejes: una potente herramienta para superficies curvas complejas y conformado en una sola etapa.

Incluye ejes X, Y, Z + ejes de rotación A, C, mecanizado multiángulo, las piezas complejas se pueden sujetar de una sola vez con alta precisión, lo que resulta adecuado para piezas aeronáuticas y médicas, pero el coste es relativamente alto.

¿Cómo te ayuda JS Precision a tomar una decisión inteligente?

JS Precision cuenta con 10 centros de mecanizado de tres ejes y 5 de cinco ejes. Los ingenieros recomiendan, en función del tamaño, la complejidad, la precisión y el presupuesto de la pieza : por ejemplo, para bases sencillas de aluminio, se recomienda un centro de mecanizado de tres ejes para reducir costes, mientras que para impulsores complejos de aleación de titanio, se debe optar por uno de cinco ejes.

Comparación de centros de mecanizado CNC de tres y cinco ejes

Figura 3. Fresado CNC de 5 ejes. El mecanizado continuo de cinco ejes permite producir formas tridimensionales muy complejas con superficies intrincadas.

Descifrando la lógica de precios de los servicios complejos de fresado CNC

Los costos de los servicios de fresado CNC incluyen el tiempo de máquina, los materiales y los costos de postprocesamiento. Conocer esta lógica ayuda a controlar el presupuesto.

Costes de tiempo de máquina: Complejidad material y geométrica

El coste del tiempo de mecanizado está relacionado con la dificultad y el tiempo de mecanizado.

Debido a que la velocidad de mecanizado de la aleación de titanio es un tercio de la de la aleación de aluminio, su coste por hora de mecanizado es mayor. Las piezas complejas con cavidades profundas requieren cinco veces más tiempo de procesamiento que los cubos simples. En este caso, el mecanizado de un cubo de aluminio cuesta 50 dólares por hora, mientras que el de una pieza compleja de aleación de titanio cuesta 300 dólares por 5 horas.

Costes de los materiales: desde el aluminio común hasta las aleaciones especiales de alto precio

Los precios de los distintos materiales para fresado CNC varían: el aluminio 6061 cuesta aproximadamente 10 $/kg, mientras que la aleación de titanio TC4 cuesta aproximadamente 100 $/kg. Se incluye la merma de material, estimada en un 20 % para una pieza compleja y un 5 % para una sencilla.

Postprocesamiento y acabado: Los componentes de costo que se pasan por alto

El precio estará influenciado por el tratamiento posterior: el anodizado para aleación de aluminio cuesta 20 $/m², el niquelado para acero inoxidable cuesta 50 $/m², mientras que el pulido de alta precisión debe hacerse manualmente, lo que aumentaría el costo en consecuencia.

Referencia común de materiales y costos de postprocesamiento

¿Desea comprender con claridad el desglose de su presupuesto para servicios de fresado CNC ? Indique los requisitos de su pieza (materiales, dimensiones y postprocesamiento) y deje que JS Precision le proporcione un desglose detallado de los costos, optimizando su diseño para reducirlos.

¿Qué diseños se consideran la opción perfecta para el mecanizado de piezas mediante fresado CNC?

El fresado CNC es más adecuado para los siguientes tres tipos de diseños para maximizar sus ventajas.

Piezas de acoplamiento de alta precisión y tolerancias ajustadas

El fresado CNC destaca por su capacidad para mecanizar piezas con una tolerancia de hasta ±0,01-0,05 mm , incluyendo diversos soportes aeroespaciales y monturas de lentes ópticas que requieren una tolerancia de ±0,005 mm. JS Precision alcanza un índice de rendimiento superior al 99 % para este tipo de piezas mecanizadas mediante fresado CNC.

Prototipos funcionales con geometría 3D compleja

Los prototipos complejos, como el bloque del motor del automóvil y la carcasa del dispositivo portátil, se mecanizan directamente a partir de CAD sin necesidad de moldes. Esto permite una verificación rápida del diseño y reduce el tiempo del ciclo de I+D.

Piezas finales de alto valor en lotes de tamaño pequeño a mediano

Puede producir piezas de alto valor en lotes pequeños y medianos, de 1 a 1000 unidades, sin necesidad de moldes , lo que reduce los costos. Algunos ejemplos son instrumental quirúrgico médico en lotes de 50 a 200 unidades y carcasas para sensores industriales en lotes de 100 a 500 unidades. La producción será eficiente y la calidad está garantizada por JS Precision.

¿Necesita piezas mecanizadas con fresadora CNC? Especifique la aplicación, el tamaño del lote y los requisitos de precisión para obtener una evaluación de viabilidad gratuita y recomendaciones de DFM.

Optimización de los parámetros del proceso de mecanizado CNC: Más allá de las habilidades básicas

La optimización de los parámetros tiene como objetivo garantizar la precisión, la eficiencia y la vida útil de la herramienta. A continuación, se describen algunas de las técnicas principales:

El equilibrio perfecto entre velocidad de corte y velocidad de avance

La eficiencia, la vida útil de la herramienta y el acabado superficial están interrelacionados con la velocidad de corte y el avance. JS Precision encuentra un valor óptimo en función de los materiales y las herramientas de fresado CNC.

En el caso de la aleación de aluminio 6061, se utilizarán herramientas de carburo a 1500 rpm, con un avance de 200 mm/min, manteniendo un acabado superficial Ra de 0,8 μm y una vida útil superior a 500 piezas. En el caso del acero inoxidable 304, la velocidad se reduce a 800 rpm y el avance a 100 mm/min para evitar un desgaste excesivo de la herramienta.

Refrigerante y lubricación: Más que refrigeración

El refrigerante lubrica, elimina las virutas y reduce la deformación por calor. Los distintos materiales requieren distintos métodos de refrigeración: refrigeración por aceite para las aleaciones de aluminio para reducir la acumulación de material en los bordes, refrigeración por aire a alta presión para las aleaciones de magnesio para evitar la combustión y refrigeración por aire para los plásticos de ingeniería para evitar la deformación.

Referencia de parámetros del proceso de mecanizado CNC para materiales comunes

Superando los límites: Estrategias para trabajar con materiales difíciles de mecanizar en fresadoras CNC

Los materiales difíciles de mecanizar, como los de alta dureza y baja conductividad térmica, provocan fácilmente desgaste de las herramientas y baja precisión. JS Precision ofrece soluciones a medida.

Mecanizado de aleaciones de titanio y aleaciones de alta temperatura

Dificultades: Dureza entre HRC 30 y 45, baja conductividad térmica, susceptible al endurecimiento por deformación. Solución: Uso de fresas de carburo específicas , menor velocidad de corte y mayor avance (300-500 rpm), refrigeración a alta presión (10-20 MPa).

Ligero pero resistente: retos en el mecanizado de acero inoxidable y acero para moldes

El acero inoxidable se adhiere a la fresa; utilice fresas con recubrimiento de TiAlN y una velocidad de avance optimizada. Acero para moldes (HRC 50 o superior): recocer para reducir la dureza, desbastar con carburo y acabar con CBN.

Fresado de precisión de materiales no metálicos: materiales compuestos y plásticos de ingeniería

Debido a la facilidad con que se produce la delaminación en los materiales compuestos, utilice fresas helicoidales de alta velocidad y bajo avance, junto con una almohadilla amortiguadora. En plásticos de ingeniería, la fusión puede ocurrir fácilmente ; por lo tanto, se deben utilizar fresas de acero rápido con refrigeración por aire para evitar la formación de rebabas y deformaciones.

Soluciones para materiales de fresado CNC difíciles de mecanizar

Caso práctico: De 48 horas a 8 horas: cómo el CNC de 5 ejes acelera los proyectos con drones en un 83 %

Puntos débiles del cliente

Una empresa emergente de drones tenía un problema urgente. Necesitaba fabricar un fuselaje de aleación de magnesio de 300×200×150 mm con una compleja carcasa exterior aerodinámica y costillas de refuerzo internas.

El proceso original requería seis operaciones de sujeción en tres máquinas CNC de 3 ejes y tardaba hasta 48 horas. Si bien la precisión de cada máquina era muy alta, debido a la recalibración tras cada operación de sujeción, presentaba un error acumulado de 0,1 mm, lo que reducía el rendimiento a tan solo un 70%, afectando gravemente el calendario de lanzamiento del producto.

Solución de precisión JS

1. Selección de equipos:

Utilizamos un centro de mecanizado de cinco ejes (modelo DMG MORI NTX2000). Esta máquina admite el enlace de los ejes X, Y, Z, A y C, lo que permite mecanizar todas las superficies del cuerpo de la máquina en una sola configuración y eliminar por completo los errores acumulativos causados ​​por múltiples configuraciones.

2. Solución específica para cada material:

La aleación de magnesio es un material inflamable. Personalizamos los parámetros de corte (velocidad del husillo: 5000 r/min, avance: 800 mm/min) y, durante el proceso, utilizamos refrigeración por aire a alta presión (0,8 MPa) junto con un colector de niebla de aceite para garantizar una refrigeración eficaz y evitar la combustión de los residuos de la aleación de magnesio.

3. Optimización de la trayectoria de la herramienta:

Aplicamos la estrategia de fresado dinámico del software Mastercam para optimizar la trayectoria de la herramienta y reducir el desplazamiento en vacío. Por ejemplo, cambiamos la trayectoria lineal de avance/retracción original por una circular y combinamos algunas operaciones de mecanizado adyacentes, lo que redujo el tiempo de desplazamiento en vacío de 8 a 2 horas.

Resultados

Aplicando la solución anterior, el tiempo de mecanizado de un solo fuselaje de aleación de magnesio se redujo de 48 horas a 8 horas, lo que mejoró la eficiencia general en un 83%.

Al mismo tiempo, el moldeo en una sola etapa evitó errores acumulativos y controló la precisión dimensional de las piezas dentro de ±0,02 mm, aumentando el rendimiento al 99,5 %. Además, la disminución en el número de operaciones de sujeción permitió ahorrar los costos de fabricación de tres juegos de herramientas especiales, aproximadamente 3000 dólares.

Finalmente, el producto de drones del cliente se lanzó dos semanas antes de lo previsto, logrando una posición ventajosa en el mercado. Posteriormente, firmaron un acuerdo de cooperación a largo plazo con nosotros, confiando todos sus pedidos de servicios de fresado CNC a JS Precision.

¿Desea acelerar y reducir costos en proyectos como el mecanizado de fuselajes de drones? Llame a la línea directa de JS Precision y programe una demostración en nuestro centro de mecanizado CNC de 5 ejes. Ofrecemos servicios de mecanizado eficientes y de alta precisión que ayudarán a que sus productos conquisten el mercado rápidamente.

Figura 4. Fresado CNC del cuerpo de un dron de aleación de magnesio

Asóciate con JS Precision: Mejores prácticas para lanzar tu próximo proyecto de mecanizado CNC con fresadora

Iniciar un proyecto de mecanizado CNC no es complicado. Aquí, JS Precision describe tres buenas prácticas para ayudarle a reducir los costes de comunicación y el tiempo perdido.

Paso 1: Se deberán proporcionar archivos CAD estandarizados en formato IGES o STEP.Se deben especificar las dimensiones, junto con las tolerancias y los datos de referencia. Las dimensiones críticas deberán tener una tolerancia de ±0,02 mm. Si se proponen estructuras de diseño inadecuadas —como redondeos demasiado pequeños o cavidades demasiado profundas—, se deberá realizar una optimización posteriormente.

Paso 2: Indique claramente los materiales utilizados en el fresado CNC , como la aleación de aluminio 6061 y la aleación de titanio TC4. Especifique los requisitos de precisión con las dimensiones clave ±0,01 mm e indique claramente el tratamiento superficial requerido (anodizado) para evitar retrabajos debido a requisitos poco claros.

Paso 3: Consulta gratuita de DFM (Diseño para Fabricación) - Nuestros ingenieros optimizarán aún más el diseño a partir de la documentación y los requisitos recibidos. Esto puede incluir la estandarización de los redondeos para ajustar la profundidad de la cavidad. Hemos ayudado a clientes a optimizar el diseño de sus estructuras hasta en un 30 % en tiempo de mecanizado y un 25 % en costes.

¿Listo para comenzar su proyecto de mecanizado CNC? Proporcione aquí las especificaciones y el archivo CAD, y obtenga ahora mismo una consulta gratuita de DFM para optimizar su diseño y ahorrar tiempo y dinero.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la precisión máxima que se puede lograr utilizando una fresadora CNC?

La precisión depende del tipo de máquina herramienta y del tamaño de la pieza. Con sus máquinas herramienta de cinco ejes de alta gama, JS Precision puede lograr una precisión de ±0,01 mm de forma repetida. La precisión específica dependerá de su evaluación del tamaño y el material de la pieza.

P2: ¿Cómo debo elegir entre el fresado CNC y la impresión 3D?

Cuando la pieza requiere alta resistencia, alta precisión y una excelente calidad superficial, el mecanizado CNC es la mejor opción. Cuando la pieza necesita una estructura interna compleja, prototipado rápido o menor resistencia, se puede optar por la impresión 3D.

P3: ¿Cuál es el tamaño máximo de piezas que puede manejar?

Las carreras de los centros de mecanizado JS Precision varían, y el diámetro de las piezas puede superar los 1500 mm . Por favor, envíenos los planos para que podamos darle una respuesta precisa sobre la compatibilidad dimensional.

P4: ¿Cuánto tiempo suele transcurrir desde la cotización hasta la entrega?

Las piezas sencillas, como los bloques de aluminio, se entregan en un plazo de 2 a 3 días tras la emisión del presupuesto. Los proyectos más complejos, como los impulsores de aleación de titanio, tardan entre 1 y 2 semanas. La fecha exacta de entrega se incluirá en el presupuesto.

P5: ¿Cuál de los dos materiales es más adecuado para el fresado CNC: el aluminio o el acero?

El aluminio es fácil de mecanizar y económico, ideal para piezas con bajos requisitos de resistencia. El acero es muy resistente, pero su mecanizado es más lento y las herramientas son más costosas. La aplicación específica determinará cuál es el más adecuado.

P6: ¿Ofrecen servicios de ensamblaje?

Sí, JS Precision ofrece un servicio integral que abarca desde el mecanizado y el tratamiento superficial hasta el ensamblaje final de sus piezas. Garantiza que la calidad final tras el ensamblaje cumplirá con sus requisitos.

P7: ¿Cómo puedo reducir mis costos de mecanizado CNC?

Nuestro servicio DFM le ayudará a reducir eficazmente los costes optimizando el diseño mediante la reducción de la profundidad de la cavidad y la unificación del radio de redondeo, la selección de materiales adecuados y la relajación de las tolerancias no críticas.

P8: Además del fresado, ¿qué otros servicios de mecanizado ofrecen?

Además del fresado CNC, la gama de servicios de JS Precision incluye torneado, corte por hilo y corte por láser, lo que puede satisfacer la mayoría de sus necesidades de fabricación de precisión.

Resumen

El mecanizado CNC es una herramienta indispensable en la fabricación de precisión, que transforma dibujos digitales en piezas mecanizadas de alta precisión y calidad . Permite procesar superficies curvas complejas o realizar ajustes con tolerancias mínimas, con suma facilidad.

Con el respaldo de 12 años de experiencia, una completa gama de equipos y soluciones a medida, JS Precision ayuda a sus clientes a superar los desafíos del mecanizado, acelerar la producción y reducir costes.

Tu diseño merece ser fabricado a la perfección.

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