En el campo del mecanizado CNC, los ingenieros y diseñadores se enfrentan con frecuencia a problemas de diseño complejos que requieren experiencia, creatividad y precisión. El destalonado es una de estas complejidades de diseño. Aunque se resuelve en un detalle aparentemente sin importancia en un documento CAD, el mecanizado de rebajes crea retos y posibilidades especiales en los niveles de diseño y fabricación. A medida que avanza en el mecanizado CNC de aluminio, Servicios de mecanizado CNCo la producción en serie con mecanizado de metales CNC de precisión, en función de sus especificaciones, es vital conocer el aspecto de los rebajes para optimizar el rendimiento, el coste y la fabricabilidad.

En este artículo se explica qué es el mecanizado de socavados y su importancia en el diseño de los CNC, y se ofrecen consejos sobre cómo tratar eficazmente los socavados en los distintos procesos de mecanizado.

¿Qué es el mecanizado de rebajes?

El mecanizado de socavados es el proceso de hacer cavidades en una pieza de trabajo a las que no se puede acceder con un enfoque vertical convencional. En términos sencillos, se trata de lugares a los que una herramienta de corte normal no puede acceder fácilmente debido a la geometría, por ejemplo, ranuras internas, colas de milano, ranuras en T o cavidades traseras. 

La situación más común que provoca un destalonado se produce cuando la geometría del interior de la pieza tiene características bloqueadas por salientes o voladizos. Las herramientas y los procesos de mecanizado especiales, como las fresas angulares o los útiles de fresado de 5 ejes, deben crear estas zonas porque no se puede acceder a ellas o verlas mediante un movimiento directo del eje Z.

Tipos habituales de socavones

La mayoría de las situaciones de mecanizado de rebajes pueden agruparse en varias categorías generales, a pesar del gran número de variaciones:

1. Recortes internos

Se ocultan en un rebaje, como en una ranura de la cara interior de un cilindro. Los rebajes internos son especialmente difíciles, ya que pueden requerir herramientas especiales o mecanizado multieje para acceder a ellos.

2. Recortes exteriores

Estos rebajes se encuentran en el exterior de un componente y son algo más fáciles de acceder, aunque requieren una atención especial. Una hendidura debajo de una protuberancia, un agujero en un hombro.

3. Ranuras en T y colas de milano

Una característica común que puede necesitar mecanizado por destalonado son las ranuras en T. Se emplean en numerosas piezas industriales para sujetar o guiar.

Todos ellos deben mecanizarse de forma diferente, pero también necesitan trayectorias y tipos de herramientas no estándar.

Herramientas especializadas para el mecanizado de rebajes

Para mecanizar estas características, los fabricantes utilizan una amplia selección de herramientas CNC capaces de llegar a ángulos ocultos o complicados:

• Fresas Lollipop (Fresas de rebaje): Tienen una cabeza contorneada y un tallo largo, por lo que pueden meterse detrás de voladizos o en aberturas.
• Cortadores de cola de milano: Aplicable para cortar socavados en ángulo, por ejemplo, en ranuras en T o de cola de milano.
• Cortadores de llaveros: Están pensadas para cortar ranuras estrechas a lo largo de ejes o ranuras desplazadas con respecto al resto de la trayectoria de la herramienta.

En el mecanizado CNC de precisión de metales, la selección de la herramienta adecuada no se basa únicamente en el tamaño, sino que el material, la rigidez de la herramienta, el alcance y los detalles de vibración son elementos que contribuyen a un resultado satisfactorio. La selección inadecuada de una fresa puede provocar el punzonado de la herramienta, un acabado superficial inadecuado o incluso la rotura de la herramienta.

Por qué es importante el mecanizado de rebajes en la fabricación de metales de precisión con CNC

Cuando se trata de mecanizado de precisión de metales CNC...la prioridad es encontrar un componente altamente funcional y preciso. En el diseño mecánico, los diseñadores suelen utilizar los rebajes para lograr objetivos importantes, como permitir el ensamblaje de piezas, distribuir la tensión o facilitar el movimiento entre piezas interconectadas.

Un ejemplo es la maquinaria aeroespacial o médica, donde las tolerancias elevadas y los ajustes precisos son fundamentales; se pueden utilizar los rebajes como vías o espacios libres para permitir los componentes internos sin sacrificar las dimensiones externas. También pueden facilitar mecanismos de cierre, juntas o innovaciones de diseño que, de otro modo, serían inaccesibles con las características estándar.

Dada la naturaleza de alta precisión de la fabricación en tales condiciones, descuidar el papel del mecanizado de socavados podría dar lugar a una funcionalidad mermada, una integridad estructural menoscabada o una costosa refabricación. Por ello, no se trata simplemente de un detalle de diseño, sino de una característica estratégica que puede determinar el rendimiento global del producto.

Mecanizado de rebajes en prototipos frente a producción

Los rebajes son muy diferentes en Mecanizado CNC de prototipos y la producción en masa.

Durante la creación de prototipos, es habitual intentar validar la forma, el ajuste y la función. También pueden añadirse rebajes para probar detalles de ensamblaje o para simular la versión moldeada por inyección de una pieza. La creación de prototipos de estos diseños debe equilibrar precisión y rapidez; sin embargo, la mayoría de los diseños serán de bucle rápido.

En el caso de la producción, en cambio, se ha hecho hincapié en la repetibilidad y la rentabilidad. Los destalonamientos injustificados/superfluos en un diseño pueden crear un cuello de botella, alargando el tiempo de ciclo y la vida útil de la herramienta. Por ello, muchos fabricantes recomiendan que, siempre que sea posible, se modifiquen las geometrías de las piezas para evitar la posibilidad de un destalonado.

Aplicaciones reales del mecanizado por arranque de viruta

En todas las industrias, el mecanizado por arranque de viruta no es un proceso esotérico, sino más bien una característica necesaria en el diseño de muchos productos. Algunos ejemplos son los siguientes:

• Es frecuente en la industria aeroespacial necesitar geometrías de enclavamiento, como rebajes internos, ranuras, etc., que permitan ahorrar peso, así como estabilidad estructural.
• Los implantes ortopédicos o quirúrgicos son objetos médicos que tienen secciones socavadas para lograr un encaje seguro y un agarre ergonómico.
• Conectores de automoción y las carcasas de conexión incluyen funciones de cierre a presión o por torsión que se basan en ranuras socavadas.
• Electrónica de consumo Las ranuras internas se diseñan con fines estéticos o funcionales; no pueden moldearse y deben mecanizarse para garantizar un montaje correcto...

En ambas situaciones, la precisión no es una opción. En Mecanizado CNC de precisión de metalesSobre todo en piezas críticas, un rebaje mecanizado de mala calidad puede fallar mecánicamente o costar mucho más que el dinero ahorrado en atajos.

Desafíos que plantea el socavado en el diseño y la producción CNC

Los rebajes pueden parecer sencillos en un dibujo CAD, pero causan numerosos problemas en una planta de mecanizado CNC. Ser consciente de estas dificultades será la clave para crear secciones superiores y más manejables.

1. Accesibilidad de las herramientas

Las fresas estándar no son capaces de girar esquinas ni de pasar por detrás de salientes. El mecanizado de socavados requiere herramientas especializadas, como fresas de ranura en T, fresas de paleta o fresas de cola de milano, cada una con sus limitaciones.

2. Variedad limitada de herramientas

La flexibilidad de las herramientas de corte CNC es más limitada que la de las herramientas convencionales, y la disponibilidad de herramientas puede no ser universal en todas las regiones y proveedores. Esto puede influir en el coste y el plazo de entrega.

3. Trayectorias complejas de las herramientas

El mecanizado de socavados requerirá máquinas multieje CNC o útiles angulares para producir una trayectoria de herramienta eficaz. Esto aumenta la complejidad y la duración de la programación.

4. Aumento de los costes de producción

Debido a las herramientas y configuraciones no estándar que se emplean en los rebajes, éstos conllevan un mayor coste inherente, tanto en términos de tiempo como de herramientas. Cada operación adicional o cambio de herramienta aumenta el coste de fabricación.

Consejos de expertos en diseño de mecanizado CNC para gestionar o evitar los destalonamientos

El mecanizado CNC requiere un importante principio de diseño: la fabricabilidad de un diseño. El siguiente experto consejos sobre diseño de mecanizado CNC contribuirá a reducir la complejidad de la socavación:

1. Evite los rebajes siempre que sea posible

Los tornos de herramientas con socavado suelen evitarse salvo cuando existe alguna necesidad funcional. No es infrecuente encontrar que lo mismo puede proporcionarse como elementos de fondo plano o en diseños con lados abiertos, con menor dificultad de mecanizado asociada.

2. Utilice orificios pasantes en lugar de ranuras ciegas

Siempre que sea posible, realice una cavidad o canal a través de la pieza. Los rebajes pueden evitarse totalmente mediante taladros.

3. Maximizar la accesibilidad

Rediseñar las características de la pieza para ofrecer un mejor acceso a las herramientas. Esto puede implicar hacer ranuras más anchas o cavidades menos profundas para acomodar las fresas normales.

3. Elija la herramienta adecuada desde el principio

En los casos en los que los destalonamientos son inevitables, elegir la herramienta de destalonado adecuada supone un quebradero de cabeza más adelante en el proceso de diseño. Las fresas de rebaje, las fresas de cola de milano y las herramientas de piruleta son otras herramientas que debe tener en cuenta en el diseño y la estimación de costes.

4. Colabore con un profesional del CNC

Colabore con su taller de mecanizado CNC en el proceso de diseño. Los maquinistas más experimentados pueden aconsejarle sobre soluciones o sugerirle cambios de diseño que no afecten a la funcionalidad, pero que puedan reducir el gasto.

Conclusión

El mecanizado por arranque de viruta es una característica específica del diseño CNC que equipara el abismo de funcionalidad y fabricabilidad. Independientemente de si se dedica al mecanizado CNC de precisión de metales, mecanizado CNC de aluminioEn el mecanizado por CNC de piezas pequeñas, o de prototipos, el conocimiento de cómo diseñar, mecanizar y fresar rebajes de forma eficaz no sólo ahorra tiempo y costes, sino que también mejora el rendimiento de las piezas.

Si adopta sugerencias inteligentes de diseño de mecanizado CNC, trabaja en estrecha colaboración con sus socios de mecanizado y aprovecha las herramientas y mejores prácticas adecuadas, los rebajes pueden convertirse en su nuevo mejor amigo en la caja de herramientas de ingeniería, en lugar de un costoso obstáculo.

Cuando se tratan correctamente, los rebajes pueden hacer mucho más que hacer que su diseño sea compatible con la fabricación: permiten que sea excepcional.

PREGUNTAS FRECUENTESs

¿Cuál es la herramienta de mecanizado para los destalonados de una pieza CNC?

El mecanizado de socavados se realiza con herramientas de corte especializadas, como las fresas de piruleta, las fresas de ranura en T y las fresas de cola de milano. Las formas de estas herramientas son especiales para permitirles acceder a las partes traseras o desarrollar geometrías internas complejas. Las herramientas estándar de las máquinas CNC multieje también pueden realizar socavados trabajando en ángulos no estándar.

¿Cómo puede afectar el destalonado al coste y el tiempo del mecanizado CNC?

Los destalonamientos tienden en gran medida a aumentar el coste y el tiempo del mecanizado CNC. Suelen exigir:

Herramientas especiales que pueden resultar costosas.

• Se requieren varias configuraciones o una configuración de 5 ejes para alcanzar la geometría.
• Bajo rendimiento de corte debido a problemas de alcance y vibración de la herramienta.
• Estos factores no sólo contribuyen a la duración del ciclo, sino también al coste total de producción.

¿Es posible realizar rebajes en el mecanizado CNC de aluminio?

El aluminio es muy adecuado para el mecanizado de socavados porque es muy blando y fácil de mecanizar. No obstante, siempre requiere planificación, ya que hay que evitar la desviación de las herramientas, la acumulación de virutas y los acabados superficiales rugosos en los destalonados. Los destalonados de aluminio pueden realizarse con mucha precisión mediante el equipo y los preparativos adecuados.

¿Cuáles son los errores más comunes en el diseño de rebajes?

Los siguientes son errores comunes:

• Diseñar rebajes más profundos o estrechos que las herramientas disponibles.
• Descuidar la disponibilidad de herramientas da lugar a piezas intramecanizables.
• La incapacidad para estimar el coste y el tiempo adicionales del mecanizado de socavones socava.
• Falta de comunicación con los maquinistas en la fase de diseño.
• Estos errores suelen provocar repeticiones, retrasos o un aumento de los gastos.

¿Puede el mecanizado CNC de prototipos incluir socavados de forma eficaz?

Sí, pero el enfoque determina la eficacia. Los prototipos desarrollados en las primeras fases del proceso pueden emplear una geometría más sencilla (con menos rebajes), pero los diseñadores pueden acabar utilizando el mecanizado en 5 ejes o los ensamblajes modulares para incorporar los rebajes. El truco está en encontrar el equilibrio adecuado entre las pruebas funcionales y la fabricabilidad para que los primeros prototipos sigan siendo sencillos.