Introdução à Usinagem CNC

A usinagem CNC é amplamente aplicada para processos de manufatura subtrativos. Na usinagem CNC, as matérias-primas são removidas de estoques de materiais sólidos por várias ferramentas de corte, a fim de criar peças finais com geometrias projetadas em arquivos CAD. Esses materiais CNC incluem metais e plásticos. A usinagem CNC pode produzir peças finais com alta tolerância e excelentes propriedades, especialmente adequadas para uso único e produção de baixo a médio volume com alta repetibilidade. Em comparação com a impressão 3D, a usinagem CNC ainda apresenta algumas restrições naturais em razão de seu método subtrativo.

Método de usinagem CNC

Existem duas formas principais de método de usinagem CNC, fresamento CNC e torneamento CNC, cada método tem vantagens para diferentes geometrias de fabricação com características únicas. Outros métodos de usinagem, como usinagem de 5 eixos, usinagem de 3 eixos podem ser definidos como combinações desses métodos básicos.

Processo de fresagem CNC

Fresagem CNCcomo a arquitetura de máquina de máquina CNC mais popular, normalmente são sinônimos de termo de usinagem CNC. No processo de fresamento CNC, os blocos de metal bruto são montados na base das máquinas CNC e as ferramentas de corte rotacional removem os materiais desnecessários para as geometrias finais. Processo básico de fresamento CNC da seguinte forma:

  1. O operador de máquinas CNC irá transferir desenhos técnicos de modelos CAD em uma série de comandos, que podem ser interpretados por máquinas CNC (código G).
  2. Blocos de material ou peças de trabalho serão colocados na plataforma e cortados no tamanho desejado. O posicionamento e o alinhamento precisos são a chave para a fabricação precisa de peças CNC, portanto, precisamos de ferramentas metrológicas especiais, como provas de toque, para atingir esse propósito.
  3. Ferramentas de corte especializadas com alta velocidade de milhares de RPM removerão materiais com as geometrias desejadas. Normalmente, precisamos de várias passadas para criar a peça projetada, em primeiro lugar, remova rapidamente os materiais do bloco de blocos para aproximar as geometrias com menor precisão e, em seguida, uma ou mais passadas de acabamento para produzir as peças finais.
  4. Depois de modelos com recursos complexos, que são difíceis de alcançar em apenas uma configuração única por ferramentas de corte, como ranhuras na parte de trás, precisamos virar as peças e repetir a etapa acima até que as peças finais sejam criadas como requisito.

Após o processo de fresagem, a rebarbação é necessária para o acabamento das peças. A rebarbação é um processo manual de remoção de pequenos defeitos em arestas vivas. Se uma tolerância mais alta for especificada no desenho técnico, também precisamos inspecionar as dimensões críticas. Por fim, as peças estão prontas para uso ou pós-processamento.

A maioria dos sistemas de fresamento CNC tem 3 graus lineares normais, eixos X, Y e Z. O sistema avançado de 5 graus adiciona mais rotação na base ou na cabeça da ferramenta como eixos A e B. A usinagem CNC de 5 eixos é capaz de produzir peças geométricas complexas sem várias configurações de máquina.

Processo de torneamento CNC

Torneamento CNCé um processo que aplica ferramentas de corte estacionárias para remover materiais de blocos no mandril rotativo. Por fim, produza peças com simetria ao longo do eixo central. Normalmente, as peças torneadas podem ser produzidas mais rapidamente do que as peças fresadas a um custo mais baixo. As principais etapas do torneamento CNC são as seguintes:

  1. O código G será gerado a partir do modelo CAD projetado, em seguida, selecione os materiais de estoque do cilindro de tamanho de diâmetro adequado e carregue na máquina CNC.
  2. Os estoques de material giram em alta velocidade e as ferramentas de corte estacionárias traçarão seu lineamento, removerão os materiais progressivamente até a geometria do projeto final. Os recursos de furos no eixo central podem ser fabricados por brocas centrais e ferramentas de corte internas.
  3. Uma vez que as peças complexas precisam ser viradas ou movidas, repita o processo de corte para criar as geometrias finais necessárias. Caso contrário, as peças processadas podem ser cortadas em estoque para uso ou pós-processamento.

Sistema de torneamento CNC também chamado de tornos, que é aplicado para a produção de peças cilíndricas. Além disso, as peças não cilíndricas também podem ser produzidas por modernos centros de torneamento CNC de vários eixos CNC, que podem ser equipados com ferramentas de fresamento CNC. Esses sistemas combinam torneamento CNC de alta produtividade com capacidade de fresamento CNC para criar uma grande variedade de geometrias com simetria rotacional mais flexível, como eixos de comando e impulsores de compressor.

Como o fresamento CNC e o sistema de torneamento são embaçados, vamos nos concentrar no fresamento CNC por ser um processo de fabricação mais comum.

Parâmetros da máquina CNC

Os operadores de máquinas CNC determinam os parâmetros de usinagem no processo de geração de código G. Quais normais são o tamanho e a precisão da construção.

As máquinas CNC têm um grande tamanho de construção, o sistema de fresagem CNC pode produzir dimensões de até 2000 × 800 × 100 mm, o sistema de torneamento CNC pode fabricar diâmetros de até 500 mm.

A usinagem CNC pode fornecer peças usinadas com alta precisão e tolerância restrita. Nossa tolerância padrão é a precisão de ± 0,125 mm, a tolerância restrita pode atingir uma precisão de ± 0,025 mm.

Parâmetros da máquina CNC

Os operadores de máquinas CNC determinam os parâmetros de usinagem no processo de geração de código G. Quais normais são o tamanho e a precisão da construção.

As máquinas CNC têm um grande tamanho de construção, o sistema de fresagem CNC pode produzir dimensões de até 2000 × 800 × 100 mm, o sistema de torneamento CNC pode fabricar diâmetros de até 500 mm.

A usinagem CNC pode fornecer peças usinadas com alta precisão e tolerância restrita. Nossa tolerância padrão é a precisão de ± 0,125 mm, a tolerância restrita pode atingir uma precisão de ± 0,025 mm.

Ferramentas de corte CNC

A máquina CNC utiliza várias ferramentas de corte para criar diferentes geometrias, vamos apresentar a ferramenta de usinagem mais comum em CNC:

Ferramentas de moagemincluindo 3 tipos normais: cabeça chata, cabeça de touro e cabeça de bola. Essas diferentes ferramentas de fresas de topo são aplicadas para a fabricação de ranhuras, ranhuras, cavidades e outras paredes verticais com detalhes de recursos diferentes. As ferramentas com cabeça esférica também são amplamente utilizadas na usinagem CNC de 5 eixos para criar superfícies com geometrias de curvatura e liberdade.

brocassão comumente usados ​​para produzir furos, para diâmetros não padrão, a ferramenta da fresa de topo com cabeça plana de mergulho pode ser aplicada no caminho helicoidal.

Cortadores de fendatêm um diâmetro de eixo menor do que sua aresta de corte, o que permite que os cortadores criem ranhuras em T e outros entalhes no processo de remoção de materiais dos lados verticais da parede.

Torneirassão aplicados para a produção de furos roscados, que precisam de um controle preciso da velocidade rotacional e linear. O rosqueamento manual ainda é amplamente aplicado em alguns centros de máquinas.

Fresas de facearsão ferramentas altamente eficazes para a remoção de materiais de grandes superfícies planas. Eles podem usinar áreas maiores com menos passadas e menos tempo, em razão do diâmetro maior do que as ferramentas normais. Freqüentemente, o fresamento de faceamento está no início do ciclo de usinagem para preparar as dimensões do bloco.

Complexidade geométrica e restrições de design

Embora a usinagem CNC forneça mais liberdade de design, ao contrário da impressão 3D, ainda háalgumas restrições, peças com alta complexidade aumentarão as etapas de fabricação e o custo final.

A principal restrição no CNC é conectar-se ageometria das ferramentas de corte. Tal como as arestas internas das ranhuras são arredondadas, pois as ferramentas de corte possuem perfil cilíndrico.

Acesso à ferramentaé outra grande restrição à usinagem CNC, os materiais em bloco só podem ser removidos na área de alcance das ferramentas. Como no sistema de máquina CNC de 3 eixos, todos os recursos devem ser projetados para acessar diretamente a forma acima da direção. Os sistemas de máquinas CNC de 5 eixos podem criar peças mais complexas, porque os ângulos entre as peças e ferramentas podem ser ajustados, a fim de entrar em áreas de difícil alcance.

Paredes finas ou detalhes finos são difíceis de criar por máquinas CNC. Paredes finas são propensas a quebrar devido à vibração e força de corte no processo de usinagem. Recomendamos que a espessura mínima da parede seja de 0,8 mm para metal e 1,5 mm para plástico.

Características de usinagem CNC

A usinagem CNC é capaz de produzir peças com excelentes propriedades de materiais em uma ampla área de materiais, incluindo todos os materiais de engenharia. Em contraste com a impressão 3D, as peças usinadas CNC têm propriedades físicas totalmente isotrópicas como materiais a granel. A usinagem CNC é amplamente utilizada com metais em prototipagem e produção de alto volume. Os plásticos são mais difíceis de produzir devido à sua baixa rigidez e temperatura de fusão.

Materiais de usinagem CNC

Materiais de usinagem CNCo custo varia muito, em materiais metálicos, o Alumínio 6061 é a opção mais econômica, que para os plásticos, o ABS tem o menor preço. Além disso, as propriedades físicas dos materiais também afetam o custo geral do CNC, como o aço inoxidável de metal duro é muito mais difícil de usinar do que o alumínio.

MateriaisCaracterísticas
Alumínio 6061Boa relação resistência-peso
Boa usinabilidade
Baixa dureza
Aço inoxidável 304Excelentes propriedades mecânicas
Resistência à corrosão Goog
Dificuldade de usinagem relativa
Brass C360Alta ductilidade
Excelente usinabilidade
Boa resistência à corrosão
ABSBoa resistência ao impacto
Boas propriedades mecânicas
Susceptível a solventes
NylonBoas propriedades mecânicas
Alta tenacidade
Baixa resistência à umidade
POMAlta rigidez
Excelentes propriedades térmicas e elétricas
Frágil relativo

Pós-processamento e acabamentos de superfície

As peças usinadas CNC sempre deixam marcas de ferramenta visíveis. O pós-processamento é um método eficaz para melhorar o acabamento superficial, aumentar o desgaste, a corrosão ou a resistência química e otimizar a aparência. Nossos principais métodos de pós-processamento, incluindo anodização, jateamento e revestimento em pó.

Benefício da usinagem CNC

  1. A usinagem CNC oferece alta precisão e repetibilidade, o que é ideal para aplicações de ponta.
  2. Os materiais CNC têm propriedades físicas totalmente isotrópicas, o que é adequado para aplicações de engenharia.
  3. A usinagem CNC é o método de fabricação mais eficaz para a produção de peças de baixo a médio volume.

Limitação de usinagem CNC

  1. Em razão do método subtrativo, a usinagem CNC é cara ou impossível para a fabricação de certas geometrias.
  2. A usinagem CNC tem alto custo inicial do que a impressão 3D, especialmente para prototipagem de baixo custo em materiais plásticos.
  3. As máquinas CNC precisam de conhecimento especializado para operar, têm um prazo de execução mais longo (10 dias) do que a impressão 3D (2-5 dias).