El torneado CNC no solo se utiliza frecuentemente en metales de alta resistencia como el acero y el titanio, sino que también es fundamental para la fabricación de piezas de plástico de alta precisión. Ya sea para la creación de prototipos de nuevos equipos médicos o la producción en masa de sellos aeroespaciales, dominar el procesamiento preciso de materiales no metálicos es fundamental.
¿Qué es el torneado CNC de plástico?
El torneado CNC de plástico es un proceso de fabricación por reducción de material. Este proceso suele implicar la rotación a alta velocidad de piezas de plástico (principalmente barras) mientras se extrae el material mediante una herramienta de corte fija para formar la pieza. A diferencia del proceso de fresado con rotación de herramienta, el torneado es muy adecuado para la fabricación de piezas cilíndricas con características internas y externas.
En este proceso, las diferencias de procesamiento entre el plástico y el metal se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:
- Expansión Térmica::Los plásticos se expanden rápidamente cuando se calientan.
- Deformación de la pieza de trabajo:El material plástico es suave y se dobla fácilmente bajo la presión de la herramienta.
- Morfología de los chips:Los plásticos suelen producir virutas con bandas continuas, que no son tan fáciles de romper como las virutas de metal.
¿Por qué torneado CNC en lugar de moldeo por inyección?
El problema común en la industria manufacturera es: ¿por qué utilizar el mecanizado CNC cuando existe el moldeo por inyección?
Si bien el moldeo por inyección tiene ventajas en la producción de lotes pequeños (más de 10 000 piezas), el torneado CNC tiene ventajas únicas en escenarios específicos:
- Sin costo de moho:No necesita un molde costoso que sea muy adecuado para la producción de prototipos.
- Flexibilidad de diseño:Puedes cambiar el diseño inmediatamente actualizando el código.
- Tolerancias rigurosas: Gama alta Tornos CNC Puede mantener tolerancias de +/- 0.001 pulgadas, lo que es difícil de lograr en el moldeo por inyección, donde la contracción dificulta el control de las dimensiones.
- Integridad material:Las piezas mecanizadas se cortan a partir de barras sólidas y la integridad estructural es generalmente superior a la de las piezas moldeadas por inyección que pueden tener marcas de flujo o huecos.
Comparación de plásticos comunes adecuados para torneado CNC
Elegir el material adecuado es el primer paso para un torneado CNC exitoso. Distintos plásticos requieren distintas velocidades de corte y estrategias de corte. A continuación, se presenta una comparación estructurada de los plásticos procesados más comunes.
| Tabla comparativa de materiales plásticos para torneado CNC | |||
|---|---|---|---|
| Material | Nombre comercial | maquinabilidad | Mejor aplicación |
| acetal | Delrín | Excelente | Engranajes, bujes, aislantes eléctricos. |
| Nailon | Nilón 6/6 | Bueno | Cojinetes, pastillas de desgaste, ruedas. |
| PTFE | El Teflón | Moderado | Sellos, piezas resistentes a productos químicos. |
| OJEADA | OJEADA | Bueno | Implantes médicos y aeroespaciales de alta temperatura. |
| Acrylic | Plexiglás | Moderado | Componentes ópticos, colectores transparentes. |
| Polycarbonate | Lexan | Bueno | Cubiertas y lentes resistentes a impactos. |
Acetal (Delrín)
El acetaldehído se considera ampliamente el plástico más fácil de procesar y es ideal para la fabricación de piezas de precisión de alta rigidez. Gracias a su tamaño estable, baja higroscopicidad y fácil rotura de viruta, previene el problema de la formación de virutas en forma de nido, común en el torneado CNC.
PEEK (polieteretercetona)
El PEEK es un termoplástico de ingeniería de alto rendimiento. Si bien es caro, posee una excelente resistencia química y térmica. Al tornear PEEK con CNC, se requiere una herramienta afilada para evitar la acumulación de calor, ya que de lo contrario se producirá agrietamiento por tensión.
PTFE (teflón)
El PTFE es muy adecuado para la fabricación de sellos debido a su textura suave y resbaladiza, pero es difícil mantener la tolerancia debido a su fácil compresión. El operario debe aplicar una fuerza de sujeción menor para evitar la deformación de la pieza durante el torneado.
¿Cómo optimizar el torneado CNC de plástico?
Hay que ajustar los parámetros de procesamiento para conseguir una pieza perfecta: el plástico no se puede procesar como el aluminio o el acero.
Selección de herramienta
Ángulos de inclinación positivos:Utilice la geometría de un ángulo de inclinación positivo grande para cortar el plástico en lugar de rasparlo, lo que reduce la generación de calor.
Flautas pulidas:Para materiales como acrílico y policarbonato, herramienta pulida Las ranuras ayudan a eliminar rápidamente las virutas y mejoran el acabado de la superficie.
Material de la herramienta:Las plaquitas de carburo son estándar, pero para plásticos abrasivos (como nailon y fibra de vidrio), se recomienda utilizar diamante policristalino (la materia prima siempre es PCD) herramientas para prolongar la vida útil de las herramientas.
Velocidades y Feeds
Uno de los mayores errores en el torneado CNC de plásticos es que la velocidad del husillo es demasiado rápida, pero la velocidad de avance no es suficiente.
Alta velocidad de alimentación:Si el avance es demasiado lento, la herramienta se queda en un punto lo que provoca fricción y derrite el plástico.
Control de velocidad:Aunque los plásticos se pueden procesar a alta velocidad, la fuerza centrífuga generada por velocidad de rotación excesiva (RPM) Puede deformar piezas más largas.
Estrategia de enfriamiento
Refrigerante de inundación:Por lo general, esto se recomienda para lavar las virutas y mantener las piezas frías.
Explosión de aireEn algunos plásticos, como el nailon, el refrigerante a base de agua puede absorberse, modificando ligeramente el tamaño. El aire frío comprimido es la primera opción para eliminar las virutas en este caso.
Desafíos comunes y soluciones
Es posible que encuentre defectos específicos en el torneado CNC de materiales no metálicos. A continuación, encontrará una sección de preguntas frecuentes en formato de preguntas y respuestas.
Esto suele deberse a la fricción. Es posible que la herramienta esté desafilada o que el tiempo de permanencia sea demasiado largo. La solución es aumentar la velocidad de avance (carga de viruta) y asegurarse de utilizar herramientas de pulido afiladas diseñadas para plásticos para reducir la acumulación de calor.
Las tiras largas de plástico se enrollan fácilmente en la herramienta y las piezas, rayando la superficie e incluso dañando la herramienta. Para solucionar este problema, puede utilizar el ciclo de "Torneado de Picoteo" para romper las virutas o elegir un material con mejor rendimiento de rotura natural, como el Delrin.
La vibración o el temblor son la causa principal. Es importante asegurarse de que la pieza esté firmemente sujeta (y no presionada) y minimizar el voladizo de la herramienta. En el caso de plásticos transparentes (p. ej., acrílico), el uso de herramientas de acabado final (eliminación de una cantidad muy pequeña de material, p. ej., 0.05 mm) puede restaurar significativamente su transparencia.
Los plásticos tienen un alto coeficiente de expansión térmica (más de 10 veces superior al del acero), y algunos materiales (como el nailon) absorben la humedad con facilidad. El calor de procesamiento provoca expansión y contracción tras el enfriamiento. La solución es la medición en un entorno de temperatura constante; para piezas de alta precisión, se realiza una liberación de tensión durante 24 horas tras el mecanizado de desbaste y, posteriormente, se realiza el acabado.
Aplicaciones industriales de los plásticos torneados
El torneado CNC es esencial en todos los campos de alta tecnología:
- Médico:Los implantes de PEEK y los mangos de herramientas quirúrgicas requieren biocompatibilidad y una precisión extremadamente alta.
- AeroespacialLos sellos de PTFE y los conductos de nailon se utilizan ampliamente debido a sus propiedades livianas y retardantes de llama.
- Procesamiento de alimentosLos rodillos y rieles guía de UHMW-PE (polietileno de peso molecular ultra alto) se procesan mediante torneado porque el material no es tóxico y es autolubricante.
- Vitrinas y Dispositivos ElectrónicosEl aislante Delrin se utiliza para conmutar componentes de equipos que requieren una conductividad de cero.
5 principios de diseño para la fabricación (DFM)
Para reducir costos y mejorar la calidad al solicitar servicios de torneado CNC, siga las siguientes reglas de diseño:
- Evite los ángulos internos agudosAl igual que en el fresado, la herramienta es redondeada. Se reserva un radio pequeño en la esquina interior para reducir la concentración de tensiones.
- Restricción de agujeros profundosDebido a la dificultad de retirar las virutas, es difícil perforar agujeros profundos en plásticos. Procure que la profundidad del agujero sea inferior a tres veces el diámetro.
- Espesor de la pared de la nota:Las paredes delgadas (menos de 0.5 mm) pueden vibrar durante el torneado o deformarse después de retirarlas del mandril.
- Especifique las tolerancias con prudenciaNo se requieren tolerancias de +/- 0.0005'' a menos que sea absolutamente necesario. El plástico se moverá con el cambio de temperatura; tolerancias demasiado ajustadas incrementarán significativamente los costos.
- Hilos estandarizados:Intente utilizar hilo grueso estándar (UNC/ISO), ya que el hilo fino se desliza con mayor facilidad en un plástico más blando.
Conclusión
Dominar el torneado CNC de plásticos requiere un cambio en la concepción del procesamiento de metales. Requiere cuchillas afiladas, velocidades de avance agresivas para evitar la fusión y un profundo conocimiento de la ciencia de los materiales. Al seleccionar los plásticos adecuados, ya sea Delrin de uso general o PEEK para entornos de alta tensión, y seguir las directrices de optimización mencionadas, puede producir componentes no metálicos duraderos y de alta precisión.
Para obtener más información sobre las propiedades del material, puede visitar MatWeb, que es una base de datos de tablas de datos de materiales completa.
Si desea ampliar sus conocimientos de fabricación, consulte nuestra guía sobre Fresado CNC vs. Torneado o explorando Procesamiento de materiales metálicos mediante torneado CNC.
