Diseño CAD de mecanizado CNC: 10 Consejos profesionales para precisión & Asequibilidad

CNC Machining convierte sus ideas digitales en piezas físicas, pero la calidad del producto final comienza con suDiseño CAD de mecanizado CNC. Incluso las mejores máquinas CNC no pueden arreglar un modelo CAD mal diseñado: Las paredes delgadas pueden vibrar y romper durante el mecanizado, Las características inaccesibles podrían forzar a Reworks costosas, y las tolerancias estrechas pueden agregar tiempo innecesario a la producción. Esta guía se rompe 10 Consejos procesables para optimizar sus diseños CAD para el mecanizado CNC, con ejemplos del mundo real, datos, y soluciones a problemas comunes. Ya sea que esté diseñando una parte de drones o un soporte médico, Estas reglas lo ayudarán a ahorrar dinero, Evite los errores, Y consigue piezas que funcionen perfectamente.

Por qué el diseño CAD hace o rompe el mecanizado CNC

Piense en su diseño CAD como un plan para la máquina CNC. Si el plan tiene defectos, la parte también lo hará. Un diseño CAD bien optimizado hace tres cosas críticas:

1. Reduce el tiempo de mecanizado: Simple, Características maquinables Deja que la máquina CNC funcione más rápido, realizando los tiempos de entrega en un 20-30%.
2. Reduce los costos: Evitar características complejas o diseños derrochadores corta el uso del material y elimina las reimpresiones (ahorrar $ 50– $ 500 por lote).
3. Mejora la calidad de la parte: Tolerancias adecuadas, espesores de la pared, y radios de borde aseguran que la pieza sea fuerte, preciso, y se ajusta a su propósito.

Ejemplo: Una startup diseñó un marco de drones de plástico con paredes delgadas de 0.5 mm (Demasiado delgado para el mecanizado CNC). La primera 10 Los marcos vibrados durante el corte, provocar 8 partes defectuosas (debilitante $200 en material y 2 días de producción). Después de ajustar el diseño CAD a paredes de 1.5 mm (el mínimo para el plástico), todo 10 Los siguientes marcos fueron perfectos.

Consejo 1: Manejar diseños de paredes delgadas con precaución (No sacrifiques la fuerza)

Las paredes delgadas son comunes en piezas livianas (como componentes o silbatos de drones) pero arriesgado para el mecanizado CNC. Los estudios muestran que el grosor de la pared afecta directamente la rigidez: las paredes del thinner vibran más durante el corte, conduciendo a piezas o roturas inexactos.

Reglas clave para paredes delgadas:

• Espesor mínimo por material: Apegar a estos estándares para evitar problemas:Material typeminimum ¡Espesor de la pared Porque?Metal (Aluminio, Acero)0.794 Los mmmmetals son más rígidos que el plástico pero aún vibran si es demasiado delgado. (Abdominales, Nylon)1.5 MMPLASTICS se dobla fácilmente: las paredes del hino se rompen durante el mecanizado o el uso.
• Alternativa para piezas ultrafinas: Si necesita paredes más delgadas que estos límites, usar Fabricación de chapa instead of CNC machining. La chapa está diseñada para estructuras delgadas y a menudo es más barato (ahorrando 15–20% por parte).

Estudio de caso: Una marca de audio quería una rejilla de altavoces de plástico delgada de 0.8 mm. El mecanizado de CNC seguía rompiendo las rejillas, Entonces cambiaron a chapa de metal. El costo de las rejillas de metal $3 cada (VS. $5 Para piezas CNC fallidas) y estaban listos 1 día más rápido.

Consejo 2: Evite las características indirectables (Sepa lo que CNC no puede hacer)

No todas las características de CAD pueden ser cortadas por una máquina CNC. Diseñando algo que la máquina no puede hacer (Como un agujero curvo) lo obligará a usar procesos alternativos costosos o reelaborar el diseño: descargar su proyecto.

Características comunes inducinables & Corrección:

Ejemplo: Un diseñador de dispositivos médicos agregó un orificio curvo a una herramienta quirúrgica de acero inoxidable. La tienda de CNC no pudo hacerlo, Entonces usaron EDM. El proceso EDM agregado $15 por herramienta pero valió la pena: la herramienta funcionó perfectamente en cirugías.

Consejo 3: Controlar las tolerancias sabiamente (Tolerancias apretadas = costos más altos)

Tolerancias (Qué tan cerca está la parte de sus dimensiones CAD) son críticos, pero las tolerancias demasiado apretadas pierden tiempo y dinero. Las máquinas CNC tienen estándares de tolerancia predeterminados, y superarlos (P.EJ., exigente ± 0.01 mm cuando ± 0.1 mm funciona) agrega horas al mecanizado.

Cómo optimizar las tolerancias:

• Solo use tolerancias estrechas cuando sea necesario: Por ejemplo, una parte que se ajusta a otro componente (como un engranaje) Necesita tolerancias apretadas (± 0.05 mm). Una parte decorativa (como un logotipo de la caja del teléfono) puede usar tolerancias más sueltas (± 0.1 mm).
• Mantenga las tolerancias consistentes: Mezclar tolerancias apretadas y sueltas en un diseño confunde la máquina CNC, Agregar 10-15% al ​​tiempo de mecanizado. Elija un rango de tolerancia para características similares.

Impacto en el costo: Un lote de 50 Guardaces de aluminio con costos de tolerancias de ± 0.01 mm $12 cada (VS. $8 cada uno para tolerancias de ± 0.1 mm)-a $200 diferencia para la precisión innecesaria.

Consejo 4: Cortar características estéticas no funcionales (Concéntrese en lo que importa)

Características estéticas (como grabados elegantes o surcos innecesarios) que no ayudan a que la parte funcione agregue tiempo y costo. Antes de agregar una característica estética, preguntar:

• "¿Esta característica hace que la parte sea más fuerte o más funcional??"
• "¿Se puede agregar esto más adelante a través del postprocesamiento (Como pintar o grabar)?"

Alternativas de postprocesamiento:

• Electropulencia: Suave las superficies de las piezas de metal (cuesta $ 2– $ 5 por parte) En lugar de agregar surcos complejos en CAD.
• Pintura con aerosol: Agrega logotipos o colores (cuesta $ 1– $ 3 por parte) en lugar de mecanizar el texto en la parte.

Ejemplo: Una marca de muebles quería una pierna de silla de madera con texto mecanizado. Mecanizar el texto agregado 10 minutos por pierna (costo $2 extra por pierna). Cambiaron a pintar en spray el texto, ahorrando $100 para un lote de 50 piernas.

Consejo 5: Optimizar la relación a la profundidad a ancho de la cavidad (Evite la rotura de la herramienta)

Cavidades (huecos en la parte, Como un interior de una caja telefónica) son complicados para el mecanizado CNC. Una cavidad demasiado profunda causa "colgar herramientas" (la herramienta se dobla), acumulación de chips (Difícil de quitar), o incluso la rotura de herramientas (Costando $ 20– $ 100 por herramienta rota).

Regla de oro para las caries:

• The cavity depth should be no más de 4 veces su ancho (Para garantizar la estabilidad de la herramienta). Por ejemplo:
  • Si una cavidad tiene 15 mm de ancho, su profundidad no debe exceder los 60 mm (15mm × 4).
• Para cavidades más profundas (arriba a 6 Ancho de tiempos), Use una herramienta más larga, pero espere costos más altos (Las herramientas largas son $ 5– $ 15 más caras) y mecanizado más lento.

Punto de datos: Cavidades con un 4:1 relación tiene un 5% tasa de defectos. Cavidades con un 7:1 relación tiene un 30% tasa de defectos (Debido a la rotura de herramientas).

Consejo 6: Agregar radios razonables a los bordes internos (Trabajar con la forma de la herramienta)

Las herramientas de corte CNC son cilíndricas: no pueden cortar los bordes internos perfectos y afilados. Tratar de forzar un borde afilado dañará la herramienta, Reducir el mecanizado, o deja un acabado áspero.

Cómo diseñar bordes internos:

• Radio de borde = 130% de radio de herramienta: Esto asegura que la herramienta se ajuste sin problemas. Por ejemplo:
  • Si usa una herramienta de fresado de radio de 5 mm, Establezca el radio del borde interno en 6.5 mm (5mm × 1.3).
• Por bordes de 90 ° (Si es necesario): Add an vender a menor precio que (una pequeña muesca) En lugar de tratar de hacer un borde afilado. Los socavos dejan que la herramienta llegue a la esquina sin daños.

Ejemplo: Un diseñador de piezas automotriz usó una herramienta de radio de 4 mm pero diseñó bordes interiores de 0 mm de 0 mm afilados. La herramienta rayó la parte 3 veces (debilitante $60 en material). Después de ajustar el radio de borde a 5.2 mm (4mm × 1.3), el próximo 20 Las partes eran perfectas.

Consejo 7: Longitud del hilo de control (Más tiempo no siempre es mejor)

Los agujeros roscados son comunes en partes que deben atornillarse, pero las roscas extra largas son innecesarias. El sentido común de la ingeniería dice que los primeros 3–4 hilos hacen la mayor parte del trabajo; Hilos más largos solo agregue material y tiempo de mecanizado.

Reglas de longitud del hilo:

• Longitud máxima del hilo: 3 veces el diámetro del agujero. Para un orificio de 10 mm de diámetro, Mantenga los hilos a 30 mm o menos.
• Agujeros ciegos (Sin salida): Agregue una sección sin pensar en la parte inferior (2-3 mm). Esto permite que la herramienta de roscado CNC termine el hilo sin atascarse (Reducción de herramientas rotas por 40%).

Ahorro de costos: Acortamiento de roscas en un orificio de 50 mm de 50 mm a 30 mm (3× 10 mm de diámetro) guardado $1.50 por parte para un lote de 100 (total $150 guardado).

Consejo 8: Evite las características demasiado pequeñas (Son un cuello de botella de mecanizado)

Características más pequeñas que el tamaño mínimo de la herramienta de la máquina CNC causan grandes problemas. La mayoría de las máquinas CNC usan herramientas no más pequeñas que 2.5 mm, las características más pequeñas que esto requieren especiales (caro) herramientas y ralentizar mecanizado.

Que hacer en su lugar:

• Ampliar pequeñas características: Si es posible, Las características de diseño serán 2.5 mm o más. Por ejemplo, Un orificio de 1 mm se puede ampliar a 2.5 mm (Todavía funcional para la mayoría de los usos).
• Herramientas especiales solo si es necesario: Si necesita una característica más pequeña (Como un orificio de 1 mm para un pequeño tornillo), Espere pagar $ 5– $ 10 adicionales por parte (Para herramientas especiales) y espera 1–2 días adicionales.

Ejemplo: Un relojero quería agujeros de 1,5 mm en una caja de reloj de metal. La tienda CNC usó una herramienta especial de 1.5 mm, que agregó $8 por caso (VS. $3 para agujeros de 2.5 mm). Para 50 casos, eso es $250 extra: dinero que podrían haber ahorrado ampliando ligeramente los agujeros.

Consejo 9: Agujeros de diseño a tamaños estándar (Ahorrar tiempo & Dinero)

El uso de tamaños de brote de perforación estándar para agujeros es una de las formas más fáciles de optimizar su diseño CAD. Los tamaños estándar son más rápidos para la máquina (Las tiendas de CNC tienen estos bits a mano) y más barato (No hay necesidad de herramientas personalizadas).

Reglas clave para los agujeros:

• Utilice tamaños estándar: Los tamaños estándar comunes incluyen 2 mm, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm (para la métrica) y 1/8 ", 1/4", 3/8" (para imperial).
• Agujeros no estándar: Si no puede evitar un tamaño no estándar (P.EJ., 2.7mm), Sigue la regla de profundidad de la cavidad: profundidad ≤ 4 × diámetro. Un orificio de 2.7 mm no debe ser más profundo que 10.8 mm.

Ahorro de tiempo: Un agujero estándar de 4 mm toma 2 minutos para la máquina. Un agujero no estándar de 4.2 mm toma 5 minutos (Porque la tienda necesita encontrar o pedir un poco personalizado)-ahorro 3 minutos por hoyo para un lote de 100 (5 horas total).

Consejo 10: Simplificar texto & Diseño de letras (Agrégalos más tarde)

Texto o logotipos en su diseño CAD puede verse bien, Pero agregan tiempo de mecanizado innecesario. Las máquinas CNC tienen que cortar cada letra individualmente, que puede tomar de 5 a 15 minutos por parte (Dependiendo del tamaño del texto).

Mejor alternativa:

• Agregar postprocesamiento de texto: Pintura en aerosol, grabado con láser, o las pegatinas son más baratas y más rápidas. Por ejemplo:
  • Un logotipo agregado a través de costos de pintura en aerosol $1 por parte (VS. $3 para mecanizar el logotipo en el diseño CAD).
  • El grabado con láser es más preciso que el mecanizado (Genial para texto pequeño) y cuesta $ 2– $ 4 por parte.

Ejemplo: Una marca promocional quería "nombre de la empresa" mecanizado en 100 llaves de aluminio. Mecanizar el texto agregado $3 por llavero ($300 total). Cambiar al grabado láser reduce el costo a $2 por llavero ($200 total) y estaba listo 1 día más rápido.

La perspectiva de la tecnología de Yigu sobre el diseño CAD de mecanizado CNC

En la tecnología yigu, Sabemos que las grandes piezas CNC comienzan con excelentes diseños CAD. Trabajamos con clientes para optimizar sus diseños: fijar las paredes delgadas, Ajuste de tolerancias, y características simplificadoras, antes de que el mecanizado se inicie. Este enfoque proactivo ahorra a nuestros clientes del 15 al 30% en costos y recorta los tiempos de entrega de 2 a 5 días. También compartimos nuestra lista de verificación de diseño CAD (basado en el 10 consejos arriba) para ayudar a los clientes a evitar errores comunes. Para nosotros, El diseño CAD no se trata solo de dibujar, se trata de asegurarse de que la parte sea maquinable, asequible, y se ajusta a su propósito. Si está diseñando un prototipo o una producción de producción, Estamos aquí para convertir su modelo CAD en una parte perfecta.

Preguntas frecuentes sobre el diseño CAD de mecanizado CNC

1. ¿Cuál es el error más grande que cometen los nuevos diseñadores en el diseño CAD de mecanizado CNC??

El error más común es diseñar paredes demasiado delgadas. (por debajo de 0.794 mm para metal o 1.5 mm para plástico). Esto conduce a piezas vibratorias, rotura, y material desperdiciado. Siempre verifique el grosor mínimo de la pared para su material antes de finalizar el diseño.

2. ¿Puedo usar el mismo diseño CAD para mecanizado CNC e impresión 3D??

No, el mecanizado de CNC y la impresión 3D tienen diferentes requisitos. Un diseño CAD para la impresión 3D puede tener paredes delgadas o cavidades internas complejas que CNC no puede manejar. Por ejemplo, una parte impresa en 3D con obras de 0.8 mm de paredes, Pero el mismo diseño fallará en el mecanizado CNC. Deberá ajustar el diseño CAD para cada proceso.

3. ¿Cuánto tiempo optimiza un diseño CAD ahorra en mecanizado??

Optimizando su diseño CAD (características simplificadoras, Usando tamaños estándar, Fijar tolerancias) ahorra 20-30% en el tiempo de mecanizado. Por ejemplo, un lote de 50 Partes que toman 10 Horas a la máquina sin optimización tarda de 7 a 8 horas optimizadas, liberando la máquina CNC para otros proyectos.