Mecanizado CNC de bolsillo profundo: reglas de diseño para una mayor precisión y un menor costo

Los bolsillos profundos son comunes en carcasas de aluminio, componentes de automatización, bloques de montaje y gabinetes de equipos industriales mecanizados por CNC.

Sin embargo, una cajera que parece simple en CAD puede resultar difícil de mecanizar cuando es demasiado profunda, demasiado estrecha o tiene esquinas internas muy pequeñas. Estas características pueden requerir herramientas de corte largas, aumentar la vibración, ralentizar la producción y dificultar el mantenimiento de la precisión dimensional.

Comprensiónmecanizado CNC de bolsillo profundoayuda a los ingenieros a diseñar piezas que sean más fáciles de fabricar sin sacrificar sus requisitos funcionales.

El fresado de cavidades elimina material de la superficie de una pieza de trabajo para crear un área empotrada con el piso y las paredes circundantes.

Una cavidad profunda tiene una profundidad relativamente grande en comparación con su anchura utilizable o con la herramienta de corte necesaria para alcanzarla.

Las aplicaciones comunes incluyen:

1: carcasas de equipos de aluminio

2: Componentes de montaje de automatización

3: disipadores de calor

4:Accesorios de precisión

5: Cajas electrónicas

6: Piezas estructurales ligeras

Por ejemplo, una carcasa de aluminio puede necesitar una cavidad interna profunda para acomodar componentes electrónicos y al mismo tiempo conservar las superficies de montaje en el exterior.

El desafío es retirar el material de la cavidad sin crear una vibración excesiva en la herramienta, una conicidad en la pared o un acabado superficial deficiente.

No existe una profundidad máxima de cavidad única para cada máquina o material CNC. El límite práctico depende de la geometría de la cavidad, el diámetro de la fresa, el voladizo de la herramienta, el material, el radio de la esquina interna y la tolerancia requerida.

Un punto de partida útil es comparar la profundidad de la bolsa con el ancho de cavidad utilizable más estrecho.

Por ejemplo, una cavidad de 30 mm de profundidad y 10 mm de ancho tiene una relación de profundidad de 3:1.

Estas son pautas generales de diseño para fabricación, no límites de mecanizado garantizados. Una cavidad ancha de aluminio puede ser más fácil de mecanizar que una cavidad más estrecha de la misma profundidad, y el acero inoxidable puede necesitar una estrategia diferente a la del aluminio.

Una herramienta de corte larga puede doblarse ligeramente bajo las fuerzas de corte.

Esto puede resultar en paredes cónicas, diferencias dimensionales entre la parte superior e inferior de un bolsillo, marcas de vibración o rotura de herramientas.

Por ejemplo, una cavidad profunda con esquinas internas estrechas puede obligar al fabricante a utilizar un cortador de diámetro pequeño. La fresa más pequeña es menos rígida, especialmente cuando tiene que extenderse lejos del portaherramientas.

Las bolsas profundas pueden atrapar virutas de metal cerca del área de corte.

Si las virutas no se eliminan eficazmente, la cortadora puede volver a cortarlas, lo que aumenta el calor, el desgaste de la herramienta y el riesgo de dañar la superficie.

Las bolsas abiertas generalmente son más fáciles de limpiar que las cavidades cerradas y profundas. Según el material y el proceso de mecanizado, puede resultar útil un chorro de aire o un suministro adecuado de refrigerante.

Cuanto más profundo debe llegar la herramienta, más difícil puede resultar mantener un proceso de corte estable.

Las paredes con cavidades profundas pueden necesitar pasadas de acabado adicionales para lograr las dimensiones y la calidad de la superficie requeridas.

Por esta razón, el desbaste y el acabado a menudo se planifican como operaciones separadas.

La relación de profundidad del bolsillo y la relación de alcance de la herramienta describen dos cosas diferentes.

El saliente efectivo es la longitud que se extiende desde el portaherramientas hasta el área de corte, no necesariamente toda la longitud del catálogo de la herramienta.

Considere un bolsillo de 30 mm de profundidad.

1: Una cortadora de 4 mm con un alcance efectivo de 30 mm tiene una relación de 7,5:1.

2: Una cortadora de 10 mm con un alcance efectivo de 30 mm tiene una relación de 3:1.

La cortadora más grande es generalmente más rígida, suponiendo un diseño de herramienta comparable y condiciones de corte adecuadas.

Esto explica por qué dos cajeras de la misma profundidad pueden tener dificultades de mecanizado muy diferentes.

Un radio de esquina interno pequeño puede requerir un cortador estrecho, mientras que un radio mayor puede permitir una herramienta más grande y rígida.

Las fresas CNC son redondas, por lo que no pueden producir una esquina interna perfectamente afilada mediante una operación de fresado convencional.

Si un diseño especifica un radio interno innecesariamente pequeño, es posible que el fabricante necesite una fresa más pequeña y más tiempo de mecanizado.

Por ejemplo, una fresa de mango de 10 mm de diámetro tiene un radio de corte de 5 mm. Un radio de esquina interno debe acomodar ese cortador, y un radio ligeramente mayor puede mejorar el espacio de corte.

Aumentar un radio interno de 2 mm a 5 mm puede permitir que un cortador más grande alcance la característica,siempre que las dimensiones y la función del bolsillo permitan el cambio.

Esto puede reducir la deflexión de la herramienta y hacer que el fresado de cavidades profundas sea más eficiente.

Varios cambios de diseño pueden hacer que una bolsa profunda sea más fácil de fabricar.

1:Aumentar el radio de la esquina interna:Esto puede permitir un cortador más grande y rígido.

2: Reducir la profundidad innecesaria del bolsillo:Retire sólo el material necesario para el espacio libre o el funcionamiento.

3:Aumente el ancho del bolsillo más estrecho:Esto puede mejorar el acceso a las herramientas y la eliminación de virutas.

4: Utilice tolerancias prácticas:Aplique tolerancias estrictas solo a paredes, pisos y superficies de montaje críticas.

5: Elija una estrategia de mecanizado adecuada:El desbaste elimina la mayor parte del material, mientras que las pasadas de acabado más ligeras establecen las dimensiones finales.

6: Minimizar el saliente de la herramienta:Utilice la herramienta de menor alcance y adecuada en lugar de una cortadora innecesariamente larga.

Como punto de partida general, algunas operaciones convencionales de fresado de cajeras utilizan valores de paso de alrededor del 30% al 50% del diámetro de la fresa y reducciones axiales de alrededor de 0,5 a 1 veces el diámetro de la fresa. Estos no son escenarios universales; Las recomendaciones del fabricante de la herramienta, el material, la geometría del cortador, la rigidez de la máquina y la profundidad de la cavidad deben guiar el programa CAM real.

Considere un ingeniero de automatización estadounidense llamado David que necesita un gabinete de aluminio 6061-T6 personalizado con un bolsillo interno de 30 mm de profundidad.

La cavidad es lo suficientemente ancha para un cortador más grande, pero el diseño original incluye radios de esquina internos muy pequeños. Estas esquinas obligan al fabricante a utilizar una fresa de 4 mm con un alcance efectivo de aproximadamente 30 mm.

La relación de alcance de la herramienta es:

30 ÷ 4 =7.5:1

Esta configuración delgada aumenta el riesgo de vibración y conicidad de la pared.

Después de revisar el modelo CAD, el ingeniero acepta aumentar el radio de la esquina a 5 mm donde el diseño lo permita. Una fresa de 10 mm de diámetro puede entonces ser adecuada para la geometría de cavidad relevante, reduciendo la relación de alcance de la herramienta ilustrativa a:

30 ÷ 10 =3:1

El cambio no garantiza un tiempo de ciclo particular ni una reducción de costos, pero le brinda al fabricante una opción de herramienta más rígida y puede simplificar el mecanizado.

Para ver un ejemplo de producto relacionado, consulte nuestroCaja de aleación de aluminio mecanizada CNC personalizada para equipos de control industrial. El gabinete se fabrica mediante fresado, torneado y torneado-fresado CNC, con cavidades y características de montaje producidas según los planos del cliente.

Al solicitar una cotización, proporcione:

Dibujo de ingeniería 1:2D

Archivo CAD 2:3D

3:Material y grado

4: Profundidad del bolsillo y ancho más estrecho

5: Radios de esquina internos

6: Tolerancias críticas de paredes y pisos

7: Requisitos de acabado superficial

8:Cantidad

9: Requisitos de inspección

Identifique claramente las cavidades profundas y los radios internos pequeños para que el fabricante pueda revisar el acceso a las herramientas antes de la producción.

NuestroServicios de mecanizado CNC personalizados Apoyar proyectos de mecanizado basados ​​en dibujos que involucran aluminio y otros componentes metálicos.

El mecanizado CNC de cavidad profunda no está limitado únicamente por la profundidad. El diámetro de la herramienta, el voladizo efectivo, el radio de la esquina interna, la evacuación de viruta, el material y los requisitos dimensionales afectan la capacidad de fabricación.

Vale la pena revisar detenidamente un bolsillo que tiene una profundidad superior a tres veces su ancho más estrecho, pero esta relación es sólo un punto de partida. La decisión final debe basarse en el acceso real a la herramienta y la calidad requerida de la pieza.

El diseño más económico es aquel que le da al cortador suficiente espacio para alcanzar el elemento manteniendo la precisión y el acabado superficial requeridos.

¿Tiene una carcasa de aluminio, un componente de montaje u otra pieza CNC con cavidades profundas o esquinas internas estrechas?

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