Este estudio presenta la aplicación industrial de modelos del proceso de torneado-fresado mediante la fabricación de una pieza no funcional, pero geométricamente compleja, que emula una carcasa de combustión aeronáutica. Este estudio se realiza con un centro de mecanizado GF+ Mikron Mill P800 UD en Mondragon Unibertsitatea, tuvo como objetivo evaluar y mejorar las condiciones de corte recomendadas por el fabricante de herramientas, enfocándose en la productividad, precisión dimensional y desgaste de herramienta. Se aplicaron modelos de fuerzas de corte desarrollados previamente para optimizar las operaciones de desbaste y acabado por torneado-fresado. Al aumentar la profundidad de corte y el avance por diente en las pasadas de desbaste y acabado, se logró una reducción significativa del tiempo de mecanizado—de 4 horas y 2 minutos a 2 horas y 44 minutos—manteniendo deformaciones aceptables en la pieza (menores a 5 μm), verificadas mediante simulaciones estructurales. La validación experimental con un sensor Spike(R) confirmó las tendencias de magnitud de las fuerzas. El desgaste de herramienta también se redujo notablemente bajo condiciones optimizadas. En conjunto, la implementación de estrategias de optimización basadas en modelos mejoró la eficiencia del proceso en un 20%, demostrando el valor de la modelización predictiva en escenarios avanzados de mecanizado en 5 ejes.