La creación de esquinas internas afiladas es una de las pocas limitaciones inherentes al mecanizado. A pesar de las tecnologías de alto rendimiento, como el mecanizado de 5 ejes, las esquinas afiladas requieren que los ingenieros resuelvan algunos problemas especiales durante el mecanizado.
Este artículo explicará este problema común de mecanizado interno y analizará las diversas soluciones que han ideado los maquinistas para tratar las esquinas afiladas.
El problema: procesar esquinas interiores afiladas
El problema de las esquinas afiladas en el mecanizado surge cuando las herramientas de corte cilíndricas encuentran esquinas internas afiladas en elementos internos como cajas cuadradas. La forma de las herramientas de corte les impide cortar una esquina exacta. En cambio, el radio de corte mínimo corresponde a la redondez del radio de la herramienta.
Este es un problema inevitable porque la geometría de las herramientas de corte es simplemente incapaz de mecanizar esquinas internas afiladas. Al mismo tiempo, se espera que algunas características internas tengan esquinas afiladas. Normalmente, este requisito se aplica a aplicaciones de ensamblaje donde la característica interna sirve como asiento/cámara para el ensamblaje de una pieza externa con esquinas externas afiladas.
¿Cómo se procesan las esquinas interiores afiladas?
Sin embargo, estas exigencias contradictorias no conducen a un callejón sin salida. Los ingenieros e ingenieros mecánicos han desarrollado numerosas maniobras de diseño para solucionar este problema.
Cambiar esquinas a curvas
La solución más sencilla y obvia es evitar por completo las esquinas interiores afiladas. Es cierto que esto puede no parecer una “solución” al problema en cuestión, pero los expertos generalmente lo recomiendan. La mayoría de los diseños tienen la flexibilidad de cambiar el radio de las esquinas y pequeños ajustes pueden realizar el trabajo manteniendo la misma funcionalidad.
El principal motivo de esta recomendación es su sencillez. Todas las técnicas de acabado de esquinas que analizaremos más adelante requieren esfuerzo, costo y tiempo adicionales. Si hay una manera de evitarlos, debes priorizarlos.
La otra razón es la estabilidad del proceso. Las herramientas de corte como las fresas de mango no son adecuadas para mecanizar cavidades muy profundas. La profundidad de corte máxima generalmente recomendada es cuatro veces el diámetro de la herramienta. Más allá de estos límites, se producen problemas como vibración, rotura de herramientas y acabado superficial deficiente. Todo esto afecta la capacidad de la herramienta de corte para producir esquinas interiores afiladas y de alta calidad.
Por lo tanto, cuando los diseñadores deciden convertir esquinas en curvas, también deben prestar atención al radio de la curva. Dependiendo de la profundidad de la cavidad, se debe elegir un radio de esquina apropiado que el departamento de producción pueda mecanizar de forma segura y que también preserve la funcionalidad de la pieza.
Filetes de chuletón y dogbone
Otra solución es agregar socavaduras en cada esquina afilada. Un corte socavado es una característica de mecanizado en la que el corte se extiende más allá del perímetro del bolsillo interno y dentro de la esquina. En otras palabras: se elimina el exceso de material de las esquinas.
Esto funciona mejor cuando necesita esquinas internas afiladas para colocar un componente externo en el bolsillo interno. No afecta la funcionalidad o el rendimiento del conjunto y aún proporciona espacio para el componente apropiado. Además, puede conducir a una pérdida de peso útil.
Hay dos soluciones populares que los maquinistas utilizan habitualmente para mecanizar esquinas afiladas.
Filete con hueso
El tipo de corte de esquina más simple y sencillo es el corte en forma de “T”. Durante este proceso, el cortador sólo se mueve en una dirección hacia la esquina. Normalmente, la longitud de corte es al menos la mitad del diámetro del cortador para dejar suficiente espacio para unir los objetos.
huesos de perro
El otro tipo de corte es el "hueso de perro", que recibe su nombre por su similitud con la forma de un hueso de perro. Se diferencia de T-Bones en que extiende el corte en dos direcciones en lugar de solo una. Este tipo de socavado es un poco más complejo de trabajar, pero es estéticamente agradable.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
Ahora divaguemos un poco y veamos soluciones que están un poco fuera del alcance clásico de la edición. La electroerosión es un proceso de fabricación popular que utiliza chispas eléctricas entre la pieza y la herramienta para eliminar el material mediante fusión y erosión. Se utiliza particularmente en el mecanizado de esquinas internas. Discutiremos dos tipos de procesos de electroerosión: electroerosión por inmersión y electroerosión por hilo.
Hundimiento electroerosionador
En un proceso de electroerosión por penetración, la herramienta de corte es una matriz especialmente diseñada que desciende (se hunde) gradualmente en la pieza de trabajo. Debido a que la matriz es la forma negativa de la geometría característica, es un componente externo. Por lo tanto, puede tener fácilmente esquinas afiladas.
Alambre de electroerosión
La electroerosión por hilo se diferencia de la electroerosión por fregadero. La herramienta es un alambre delgado que se mueve a lo largo de los contornos de la característica para cortar el material. Su tamaño de herramienta increíblemente pequeño, de menos de 0,1 mm de diámetro, lo hace ideal para mecanizar esquinas afiladas. Esto significa que la electroerosión por hilo puede crear esquinas internas con un radio de sólo 0,05 mm, lo que es definitivamente "afilado".
Sin embargo, el proceso de electroerosión también tiene desventajas. En general, la electroerosión es mucho más lenta que el mecanizado convencional y los fabricantes deben tener buenas razones para justificar su uso en el mecanizado de esquinas. Además, la electroerosión puede resultar difícil de planificar para los maquinistas debido a su complejidad. Además, se limita únicamente a materiales conductores de electricidad y tiene un acabado superficial deficiente que puede requerir procesamiento adicional para alcanzar el nivel deseado.
Corte manual
Por último, cuando las máquinas no pueden producir bordes afilados de alta calidad, las habilidades manuales son una ventaja. El último recurso es utilizar varias herramientas manuales para cortar, lijar y pulir la esquina interior hasta lograr la forma deseada.
Las herramientas manuales comunes incluyen cinceles, limas y papel de lija. Es comprensible que los procesos manuales consuman mucho tiempo y ciertamente no sean tan precisos como los de las máquinas. Sin embargo, si no es posible utilizar máquinas, son una buena alternativa.
Concluyendo
El tema de los bordes afilados en el mecanizado es interesante y todos, desde los diseñadores hasta los maquinistas, están aportando soluciones innovadoras para resolver este problema. Los diseñadores tienen una variedad de opciones para elegir cuando se trata de esquinas interiores afiladas, lo que les brinda una gran libertad de diseño.
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