Selección de la rugosidad superficial adecuada para el mecanizado CNC

El artículo repasa las opciones de rugosidad superficial estándar para el mecanizado CNC y su aplicación (de 3,2 a 0,4 μm Ra).

El mecanizado CNC es un proceso de fabricación muy preciso que puede crear piezas con tolerancias de hasta 0,025 mm. Sin embargo, al ser un método de fabricación sustractivo, el mecanizado CNC deja marcas de corte que crean un cierto nivel de rugosidad en la superficie del producto acabado.

¿Qué es la rugosidad superficial?

La rugosidad superficial es una medida de la textura media de la superficie de una pieza, en este caso, después del mecanizado CNC. Existen diferentes parámetros utilizados para definir la rugosidad superficial. 

Uno de los más omnipresentes es el Ra (promedio de rugosidad), que se deriva de las diferencias entre alturas y profundidades en una superficie. La rugosidad superficial Ra se mide microscópicamente y suele ser en micrómetros (x 10~⁶ m). 

Hay que tener en cuenta que la rugosidad de la superficie en este contexto es diferente del acabado de la superficie. El acabado superficial de una pieza mecanizada puede mejorarse mediante diversos métodos de acabado, como el anodizado, el chorreado y la galvanoplastia. En este caso, la rugosidad de la superficie se refiere a la textura de la superficie mecanizada de una pieza.

¿Cómo se obtienen las diferentes opciones de rugosidad superficial?

La rugosidad de la superficie de una pieza después del mecanizado no suele ser aleatoria. Por el contrario, se toman medidas para garantizar que se alcance una rugosidad específica. Esto significa que los valores de rugosidad superficial se planifican de antemano. 

Sin embargo, no se suele especificar cualquier valor. En la fabricación, hay valores específicos de Ra que se consideran estándares industriales, como se especifica en la norma ISO 4287

Son los valores que se pueden especificar durante el mecanizado CNC. Van de 25 μm a 0,025 μm y se aplican a todo tipo de operaciones de fabricación y postratamiento.

En Xometry Europa, ofrecemos cuatro niveles de rugosidad superficial que son también los valores típicamente especificados para aplicaciones de mecanizado CNC:

  • 3,2 μm Ra
  • 1,6 μm Ra
  • 0,8 μm Ra
  • 0,4 μm Ra

Se requieren diferentes valores de rugosidad para diferentes aplicaciones. Las rugosidades superficiales más bajas sólo deben especificarse cuando sea necesario. Esto se debe a que cuanto más bajo sea el valor Ra, más esfuerzo/operaciones de mecanizado y control de calidad serán necesarios. 

Pueden aumentar considerablemente los costes y el tiempo de mecanizado. Las operaciones de posprocesamiento no suelen aplicarse cuando se requieren valores específicos de rugosidad superficial. Esto se debe a que estas operaciones no pueden controlarse con precisión y pueden afectar a la tolerancia dimensional de las piezas.

Surface roughness for CNC milling and turning compared
Comparación de la rugosidad superficial para el fresado y el torneado CNC

La rugosidad de la superficie afecta significativamente a la funcionalidad, el rendimiento y la durabilidad de las piezas en determinadas aplicaciones. Influye en el coeficiente de rozamiento, el nivel de ruido, el desgaste, el calor y la capacidad de adhesión de una pieza en uso. 

La importancia de estos factores varía según la aplicación, por lo que mientras la rugosidad superficial de una pieza es intrascendente en ciertas aplicaciones, es crítica en muchas otras. 

Estas aplicaciones incluyen escenarios de alta tensión, esfuerzos y vibración, conjuntos de acoplamiento y movimiento, piezas de rotación rápida e implantes médicos. Como se ha dicho anteriormente, se requieren diferentes niveles de rugosidad superficial en diferentes aplicaciones.

A continuación, se exploran los niveles de rugosidad que ofrecemos en Xometry Europa y todo lo que necesita saber para seleccionar el valor Ra adecuado para su aplicación.

3,2 μm Ra

Este es el acabado estándar de las máquinas comerciales. Es adecuado para la mayoría de las piezas de consumo y suficientemente suave, pero contiene marcas de corte visibles. Es la rugosidad superficial aplicada por defecto, a menos que se especifique lo contrario. 

3,2 μm Ra es la rugosidad superficial máxima recomendada para piezas sometidas a esfuerzos, cargas y vibraciones. También puede utilizarse para acoplar superficies móviles cuando la carga es ligera y el movimiento lento. Se mecaniza utilizando altas velocidades, avances finos y cortes ligeros.

CNC machining marks
3,2 μm Ra como marcas de corte mecanizadas

1,6 μm Ra

Por lo general, con esta opción sólo hay marcas de corte ligeramente visibles. Este valor de Ra se recomienda para los ajustes estrechos y las piezas sometidas a tensión, y es suficiente para las superficies de movimiento lento y que soportan poca carga. 

Sin embargo, no es adecuado para las piezas de rotación rápida y las piezas sujetas a vibraciones intensas. Esta rugosidad superficial se produce utilizando altas velocidades, avances finos y cortes ligeros en condiciones controladas.

Precio: para una aleación de aluminio estándar (por ejemplo, 3.1645) esta opción añade aproximadamente un 2,5% al precio de producción. Esto podría aumentar con la complejidad de la pieza.

0,8 μm Ra

Considerado de alto grado, este acabado superficial requiere un control muy estrecho para producirlo, con un coste mayor. Se requiere para piezas expuestas a la concentración de tensiones. Cuando el movimiento es ocasional y las cargas son ligeras, puede utilizarse para rodamientos.

Precio: para una aleación de aluminio estándar (por ejemplo, 3.1645) esta opción añade aproximadamente un 5% al precio del producto. Esto podría aumentar con la complejidad de la pieza.

0,4 μm Ra

Se trata de la rugosidad superficial más fina («menos áspera» en términos técnicos) y de mayor calidad que se ofrece. Es adecuado para piezas sometidas a gran tensión o esfuerzo. También se requiere para componentes de rotación rápida, como rodamientos y ejes. 

Esta rugosidad superficial es la que más cuesta fabricar y sólo debe especificarse cuando la suavidad sea lo más importante. 

Precio: para una aleación de aluminio estándar (por ejemplo, 3.1645) esta opción añade aproximadamente un 11-15% al precio de producción. Esto podría aumentar con la complejidad de la pieza.

En Xometry, tenemos la capacidad de fabricar sus piezas mecanizadas por CNC con cualquiera de estas opciones de rugosidad superficial. Simplemente suba su modelo a nuestro generador de presupuestos instantáneos y seleccione la rugosidad superficial que necesite para obtener su presupuesto en un segundo.

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