¿Qué es la creación rápida de prototipos CNC y cómo funciona?

¿Qué es la creación rápida de prototipos CNC y cómo funciona?



Si alguna vez tomó clases de taller en la escuela secundaria o vio un episodio de cómo se hace, probablemente tenga alguna idea de cómo funcionan los tornos y otras máquinas para trabajar metales. A medida que la tecnología y las computadoras han mejorado a lo largo de los años, una nueva técnica de fabricación controlada por computadora de alta precisión llamada CNC rápido prototipado ha engendrado.

Las máquinas CNC, o máquinas controladas numéricamente por computadora, son dispositivos electromecánicos que pueden manipular herramientas alrededor de un número variable de ejes, generalmente 3 o 5, con alta precisión por instrucción de un programa de computadora. CNC rápido prototipado Es una de las dos formas en que los ingenieros, maquinistas o fabricantes pueden generar una parte física a partir de un archivo de diseño de computadora, con la otra impresión 3D, conocida como fabricación aditiva.

 

El contraste entre estas dos técnicas es marcado. La creación rápida de prototipos CNC, como otros procesos de mecanizado, es un proceso sustractivo, en el que el material se elimina de un stock, y la impresión 3D es un proceso aditivo, que funciona esencialmente en reversa.

Las primeras máquinas CNC se desarrollaron en los años 1940 y 50 y se basaron principalmente en una técnica de almacenamiento de datos conocida como "cinta perforada". El "código" para controlar las máquinas se perforaría manualmente en una tarjeta de datos y se introduciría en un sistema que luego interpretaría esos datos. No hace falta decir que estas primeras máquinas eran rudimentarias y su funcionalidad era limitada.

Las tecnologías de creación rápida de prototipos CNC crecieron rápidamente a medida que la capacidad tecnológica solo se aceleró a fines del siglo XX, lo que nos lleva a cómo funcionan las máquinas CNC modernas.

Como se mencionó anteriormente, el mecanizado cnc rápido es una forma de transformar una pieza de material en existencia, como aluminio, acero o titanio, en un producto o pieza final. Las máquinas CNC se basan en instrucciones digitales, específicamente denominadas código G. Antes de que existieran los programas modernos de fabricación asistida por computadora (CAM) y de diseño asistido por computadora (CAD), como Autodesk Fusion 360, los maquinistas escribían manualmente el código G para controlar estas máquinas. Los programas CAM actuales le permiten tomar un modelo 3D y generar automáticamente un código G que impulsará la máquina con poca entrada requerida.

Cuando compara las capacidades de la creación rápida automática de prototipos CNC con la alternativa manual como tornos y otras técnicas de mecanizado, puede ver los beneficios. Las máquinas CNC simplemente funcionan más rápido con mayor precisión y precisión, al tiempo que permiten la transformación de un diseño digital en una parte física.

Las máquinas CNC son precisas y se miden en miles de pulgadas, denominadas tú. El prototipado cnc rápido estándar puede proporcionar tolerancias en piezas alrededor de ± 0.005 ″, el mecanizado fino puede producir tolerancias de ± 0.001 ″, y los procesos especializados como el pulido pueden ofrecer tolerancias repetibles tan ajustadas como ± 0.00005 ″. Como referencia, un cabello humano tiene .00069 pulgadas de grosor.

Ahora que tenemos los fundamentos básicos de la creación rápida de prototipos CNC, podemos comenzar a profundizar en las complejidades que se encuentran dentro.

Muchos diseños o procesos de mecanizado específicos requieren el uso de múltiples herramientas para realizar cortes. Una herramienta no funciona de forma universal. Para esto, los maquinistas a menudo construirán bibliotecas de herramientas digitales que interactúan con la máquina CNC física. Estas máquinas, que a menudo cuestan cientos de miles de dólares, pueden cambiar automáticamente de herramientas cuando se lo indiquen sus instrucciones digitales, lo que les permite convertirse en caballos de batalla de fabricación.

Las máquinas CNC básicas se moverán en uno o dos ejes, conocidos como el eje xy el eje y, seguido del tercer eje z, que escuchará el término eje 2.5, lo que significa que solo dos ejes se mueven juntos, en lugar de todos 3. A menudo escuchará los términos máquinas CNC de 2.5, 3 y 5 ejes, que simplemente se refieren a los grados de libertad que una máquina puede realizar cortes. Una máquina de tres ejes puede moverse en x, y, y eje z, mientras que una máquina de 5 ejes puede moverse en estos 3 ejes junto con 2 ejes de rotación. Como podrás imaginar, las posibilidades de producción con máquinas de 5 ejes son prácticamente infinitas. Las máquinas de 5 ejes solían estar relegadas a trabajos de alta precisión, pero a medida que se han vuelto más asequibles, se están convirtiendo rápidamente en estándar en muchos talleres.

Hay tres tecnologías de mecanizado convencionales que debe comprender para comprender los conceptos básicos de cómo se elimina el material del stock en máquinas CNC.

 

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