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¿Cómo evitar el alabeo y la deformación de piezas grandes y de paredes finas durante el mecanizado CNC?
Las piezas de gran tamaño y paredes finas son fáciles de alabear y deformar durante el mecanizado. En este artículo, presentaremos un caso de disipador de calor de piezas grandes y de paredes finas para analizar los problemas en el proceso de mecanizado normal. Además, también ofrecemos una solución optimizada de proceso y utillaje. ¡Manos a la obra!
Se trata de una carcasa de material AL6061-T6. Aquí están sus dimensiones exactas.
Dimensión total: 455*261.5*12.5mm
Espesor de la pared del soporte: 2,5 mm
Espesor del disipador de calor: 1,5 mm
Espacio entre disipadores: 4.5mm
Práctica y retos en diferentes rutas de proceso
Durante el mecanizado CNC, estas estructuras de carcasa de paredes finas suelen causar una serie de problemas, como alabeos y deformaciones. Para superar estos problemas, intentamos ofrecer varias opciones de rutas de proceso. Sin embargo, sigue habiendo algunos problemas exactos para cada proceso. He aquí los detalles.
Proceso Ruta 1
En el proceso 1, comenzamos mecanizando el reverso (cara interior) de la pieza y, a continuación, utilizamos yeso para rellenar las zonas ahuecadas. A continuación, tomando como referencia el reverso, fijamos con cola y cinta de doble cara el lado de referencia para mecanizar el anverso.
Sin embargo, este método presenta algunos problemas. Debido a la gran zona de relleno del reverso, el pegamento y la cinta de doble cara no fijan suficientemente la pieza. Esto provoca un alabeo en el centro de la pieza y una mayor eliminación de material en el proceso (lo que se denomina sobrecorte). Además, la falta de estabilidad de la pieza de trabajo también conduce a una baja eficiencia de procesamiento y a un patrón de cuchilla superficial deficiente.
Proceso Ruta 2
En el proceso 2, cambiamos el orden de mecanizado. Empezamos por la parte inferior (el lado por donde se disipa el calor) y luego utilizamos el yeso para rellenar la zona hueca. A continuación, tomando como referencia el lado frontal, utilizamos pegamento y cinta adhesiva de doble cara para fijar el lado de referencia y poder trabajar el reverso.
Sin embargo, el problema de este proceso es similar al de la ruta de proceso 1, salvo que el problema se traslada al reverso (lado interior). De nuevo, cuando el reverso tiene una gran área de relleno de ahuecado, el uso de pegamento y cinta adhesiva de doble cara no proporciona una gran estabilidad a la pieza, lo que provoca alabeos.
Proceso Ruta 3
En el proceso 3, se considera utilizar la secuencia de mecanizado del proceso 1 o del proceso 2. A continuación, en el segundo proceso de fijación, utilice una placa de prensado para sujetar la pieza presionando el perímetro.
Sin embargo, debido a la gran superficie del producto, la platina sólo es capaz de cubrir la zona perimetral y no podría fijar completamente la zona central de la pieza.
Por un lado, esto hace que la zona central de la pieza siga presentando alabeos y deformaciones, lo que a su vez provoca un sobrecorte en la zona central del producto. Por otro lado, este método de mecanizado hará que las piezas de carcasa CNC de pared delgada sean demasiado débiles.
Proceso Ruta 4
En el proceso 4, mecanizamos primero el reverso (lado interior) y luego utilizamos un mandril de vacío para fijar el plano reverso mecanizado con el fin de trabajar el lado frontal.
Sin embargo, en el caso de la pieza de armazón de pared fina, existen estructuras cóncavas y convexas en el reverso de la pieza que debemos evitar al utilizar la aspiración por vacío. Pero esto creará un nuevo problema, las zonas evitadas pierden su poder de succión, especialmente en las cuatro zonas de las esquinas de la circunferencia del perfil más grande.
Como estas zonas no absorbidas corresponden a la parte frontal (la superficie mecanizada en este punto), podría producirse el rebote de la herramienta de corte, lo que daría lugar a un patrón de herramienta vibrante. Por lo tanto, este método puede tener un impacto negativo en la calidad del mecanizado y el acabado superficial.
Solución optimizada de ruta de proceso y fijación
Para resolver los problemas anteriores, proponemos las siguientes soluciones optimizadas de proceso y fijación.
Pre-mecanizado Tornillo Agujeros pasantes
En primer lugar, hemos mejorado la ruta del proceso. Con la nueva solución, procesamos primero el reverso (cara interior) y mecanizamos previamente el orificio pasante del tornillo en algunas zonas que finalmente se ahuecarán. El propósito de esto es proporcionar un mejor método de fijación y posicionamiento en los pasos de mecanizado posteriores.
Encierre en un círculo la zona a mecanizar
A continuación, utilizamos los planos mecanizados del reverso (cara interior) como referencia de mecanizado. Al mismo tiempo, aseguramos la pieza de trabajo pasando el tornillo a través del sobreagujero del proceso anterior y bloqueándolo en la placa de fijación. A continuación, marcamos con un círculo la zona donde está bloqueado el tornillo como zona a mecanizar.
Mecanizado secuencial con plato
Durante el proceso de mecanizado, primero procesamos las zonas distintas de la zona que se va a mecanizar. Una vez mecanizadas estas zonas, colocamos la pletina sobre la zona mecanizada (es necesario cubrir la pletina con cola para evitar el aplastamiento de la superficie mecanizada). A continuación, retiramos los tornillos utilizados en el paso 2 y seguimos mecanizando las zonas a mecanizar hasta terminar todo el producto.
Con este proceso optimizado y la solución de fijación, podemos sujetar mejor la pieza de carcasa CNC de pared fina y evitar problemas como el alabeo, la distorsión y el sobrecorte. Los tornillos montados permiten sujetar firmemente la placa de fijación a la pieza de trabajo, proporcionando un posicionamiento y soporte fiables. Además, el uso de una placa de presión para ejercer presión sobre la zona mecanizada ayuda a mantener estable la pieza.
Análisis en profundidad: ¿Cómo evitar el alabeo y la deformación?
Para lograr el éxito en el mecanizado de estructuras de gran tamaño y paredes finas es necesario analizar los problemas específicos del proceso de mecanizado. Veamos más de cerca cómo superar eficazmente estos retos.
Pre-mecanizado Lado Interior
En el primer paso de mecanizado (mecanizado de la cara interior), el material es una pieza maciza de gran resistencia. Por lo tanto, la pieza no sufre anomalías de mecanizado como deformación y alabeo durante este proceso. Esto garantiza la estabilidad y la precisión durante el mecanizado de la primera abrazadera.
Utilizar el método de bloqueo y presión
Para el segundo paso (mecanizado donde se encuentra el disipador de calor), utilizamos un método de sujeción de bloqueo y presión. Esto garantiza que la fuerza de sujeción sea elevada y se distribuya uniformemente en el plano de referencia de apoyo. Esta sujeción hace que el producto sea estable y no se deforme durante todo el proceso.
Solución alternativa: Sin estructura hueca
Sin embargo, a veces nos encontramos con situaciones en las que no es posible realizar un orificio pasante para tornillos sin una estructura hueca. He aquí una solución alternativa.
Podemos prediseñar algunos pilares durante el mecanizado del reverso y luego roscarlos. Durante el siguiente proceso de mecanizado, hacemos que el tornillo pase por el reverso de la fijación y bloquee la pieza y, a continuación, realizamos el mecanizado del segundo plano (el lado por el que se disipa el calor). De este modo, podemos completar el segundo paso de mecanizado en una sola pasada sin tener que cambiar la placa en el medio. Por último, añadimos un paso de sujeción triple y retiramos los pilares de proceso para completar el proceso.
En conclusión, optimizando el proceso y la solución de utillaje, podemos resolver con éxito el problema del alabeo y la deformación de piezas de gran tamaño y carcasa fina durante el mecanizado CNC. Esto no solo garantiza la calidad y la eficacia del mecanizado, sino que también mejora la estabilidad y la calidad de la superficie del producto.
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