Como projetar peças usando máquinas CNC?

Para a maioria das pessoas, o conhecimento sobre tecnologias de fabricação e prototipagem de hoje consiste principalmente no que aprendem na escola ou no que encontram na internet.

Muitos estão pelo menos vagamente familiarizados com o processo de impressão 3D, que pode oferecer possibilidades de fabricação sustentáveis ​​e ecológicas. Mas mesmo que a impressão 3D esteja se tornando mais popular, ela ainda não consegue igualar as oportunidades oferecidas pela variedade de máquinas CNC que são usadas por inúmeras empresas ao redor do mundo.

Embora seja muito menos conhecida por pessoas de fora da indústria, a usinagem CNC tornou-se nada menos que revolucionária quando foi introduzida e continua sendo um método de fabricação insubstituível que é vital para uma variedade de indústrias, incluindo aeroespacial, médica e automotiva.

Mas o que são máquinas CNC? E como você pode usá-los para projetar várias peças?

Vamos explorar o processo de projeto de peças com usinagem CNC e as decisões que você precisará tomar abaixo.

O que é Usinagem CNC?

As máquinas CNC (Controle Numérico Computadorizado) são um tipo de usinagem que usa direções do computador para realizar tarefas e movimentos específicos.

Ele pega uma peça de estoque de material e, em seguida, usa uma variedade de brocas, tornos e fresadoras para cortar até que a peça atenda às dimensões exatas do projeto digital usado como base.

Ao contrário da impressão 3D, que molda os materiais para formar uma forma, a usinagem CNC é um processo subtrativo que corta camadas do material até que a forma desejada seja alcançada.

Outra distinção importante é o próprio processo CNC. Ao contrário das máquinas operadas manualmente, o processo com tecnologia CNC é totalmente automatizado, o que significa que é necessária muito menos supervisão para executar um projeto.

Além disso, o processo automatizado também significa que a probabilidade de erro humano é reduzida ao mínimo, e cada cópia da peça é idêntica ao original, até os menores detalhes identificáveis.

No entanto, embora o processo possa ser muito eficiente, há muitas coisas que precisam ser consideradas para evitar erros dispendiosos e garantir que o projeto corra bem.

Vamos examinar algumas das considerações mais importantes quando se trata de máquinas CNC para fornecer uma melhor compreensão do processo por trás do design de várias peças.

Tipos de máquinas CNC

Embora as máquinas CNC possam parecer um termo bastante específico, na verdade abrange uma variedade de tipos de máquinas diferentes, como uma fresadora CNC ou uma máquina de torno.

Diferentes máquinas têm seus próprios pontos fortes, bem como usos típicos, que são importantes saber se você deseja obter os melhores resultados.

Uma máquina de torno é uma opção popular, especialmente para projetar formas cilíndricas, porque oferece versatilidade e custo-benefício difícil de igualar a outros tipos de fabricação.

Outra opção padrão é a máquina de roteador CNC , que direciona os caminhos da ferramenta em 3 eixos, oferecendo uma ampla gama de possibilidades de criação de peças, além de reduzir ao mínimo o desperdício de materiais.

Então você tem dois tipos de fresadoras – fresadoras CNC verticais e fresadoras CNC horizontais . Ambos utilizam uma ferramenta de corte alinhada com a base da máquina, sendo que a principal diferença é que um deles é vertical e o outro é horizontal.

Materiais possíveis

Ao projetar e fabricar uma peça, uma das primeiras decisões importantes que você precisa tomar é o tipo de material que deseja usar.

E a boa notícia é que há uma ampla gama de opções de materiais para escolher quando você usa máquinas CNC para prototipagem ou fabricação de suas peças.

Alguns dos possíveis fatores que você deve considerar ao fazer uma escolha incluem quão durável e resistente você precisa que seja, sua rigidez, resistência a vários produtos químicos, bem como funções mecânicas. Em alguns casos, considerações estéticas também podem desempenhar um papel, embora os outros fatores devam vir em primeiro lugar.

O melhor das máquinas CNC é que elas podem lidar com uma grande variedade de metais diferentes, incluindo aço, cobre, latão e alumínio, só para citar alguns. Isso significa que você pode personalizar seu design de acordo com seus requisitos exclusivos e aproveitar as qualidades exclusivas de diferentes tipos de metais.

Em alguns casos, os plásticos podem fazer mais sentido, com os quais as máquinas CNC também podem lidar com facilidade. O nylon é provavelmente a opção mais popular, mas você também pode usar ABS, policarbonato, Delrin e até PTFE se precisar de uma opção que tenha uma baixa taxa de absorção de umidade.

Requisitos de adequação

Há uma razão pela qual a NASA e outros programas espaciais usam amplamente a usinagem CNC – é um processo de fabricação que ajuda a obter precisão incomparável em cada peça.

Mas, embora a tecnologia seja incrivelmente precisa, geralmente ainda há uma tolerância para o quanto uma dimensão pode se desviar, mesmo que os números sejam geralmente mínimos.

A tolerância padrão para máquinas CNC é de ± 0,125 milímetros, o que é quase impossível de notar. Mas mesmo isso pode ser uma tolerância muito grande em situações em que cada fração de milímetro é importante, e é possível apertar a tolerância para ± 0,050 mm ou até menos.

Ao projetar uma peça, você precisa saber exatamente quantas tolerâncias você pode permitir e pesar os benefícios potenciais de minimizar qualquer desvio em relação ao aumento dos custos de redução das tolerâncias além dos padrões.

Considere que, na maioria dos casos, as máquinas CNC já são incrivelmente precisas, então é provável que as imperfeições não tenham nenhum impacto no desempenho e no ajuste de sua peça.

Você também deve pensar no design da sua peça e como ela pode ser alterada para se adequar melhor aos recursos das máquinas CNC.

Por exemplo, quando seu projeto requer furos, você pode reduzir os custos fazendo com que ele percorra todo o caminho, em vez de fazer a máquina perfurar apenas parte do material.

Você também deve considerar o quão fina você pode fazer as paredes. Isso vai depender não só do design em si, mas também do material que você acaba escolhendo para o seu projeto.

Por fim, evite recursos complexos para sua peça, pois isso pode limitar a seleção de máquinas CNC que podem lidar com a tarefa. Ou seja, considere se você precisa de rebaixos em cauda de andorinha ou ranhura em T, pois eles exigirão ferramentas especiais e muito esforço.

Opções de acabamento

Outra consideração importante ao projetar peças usando máquinas CNC será o acabamento que você deseja que suas peças tenham. Existem algumas opções para escolher, então você precisará considerar se as imperfeições de acabamento que não influenciam o desempenho da peça são algo que você pode permitir.

Ao usar uma fresadora CNC, é provável que um acabamento fresado, embora muito preciso, deixe marcas de ferramenta visíveis, o que pode afetar a estética da peça.

A anodização é outro acabamento possível – é um processo de adição de um filme de óxido em peças metálicas usando eletrólitos. Este tipo de acabamento tem algumas variedades diferentes, sendo algumas mais adequadas para aeroespacial e outras mais adequadas para peças de motores e uma série de outras aplicações.

Você também pode optar pela opção de jateamento de esferas, que é o processo de remoção de quaisquer depósitos superficiais aplicando contas de vidro finas em alta pressão. O jateamento de miçangas é considerado uma boa escolha se você quiser tornar sua peça mais esteticamente agradável. Ainda assim, o processo envolve trabalho manual, o que significa que sempre há a possibilidade de imperfeições.

Dicas Essenciais

Como você pode imaginar, usar máquinas CNC para projetar peças pode ser um processo complicado que envolve muitas decisões importantes, então aqui estão algumas dicas que ajudarão você a alcançar os melhores resultados.

Por um lado, tenha muito cuidado ao se familiarizar com as limitações dos materiais e o tipo de usinagem que deseja usar. A usinagem CNC tem seus pontos fortes e fracos, e algumas peças simplesmente não são ideais para serem feitas usando essa tecnologia.

Paredes finas, recursos minúsculos e até cavidades incomuns podem não apenas aumentar os custos do projeto, mas também tornar a peça muito menos estável.

No entanto, cada projeto de peça é único, portanto, às vezes, a única maneira de garantir que você alcance os resultados desejados é consultar pessoas que já lidaram com situações semelhantes antes.

Se você escolher uma empresa de usinagem CNC confiável, ela poderá analisar os requisitos de suas peças e fornecer orientação sobre quais ferramentas e máquinas são mais adequadas para lidar com o trabalho.

Um especialista experiente também pode analisar seu projeto e fornecer sugestões sobre os melhores materiais a serem usados, o acabamento que atenderia às suas necessidades e qual máquina forneceria a solução mais econômica, bem como os resultados mais consistentes e confiáveis .

Eles também podem fornecer informações específicas em várias situações, ajudando a evitar problemas dispendiosos, como deformação de peças na usinagem CNC de alumínio.

Às vezes, você pode descobrir que mudanças aparentemente pequenas no design que não afetam o desempenho de sua peça podem ajudar a reduzir significativamente os custos de produção, então definitivamente vale a pena dedicar um tempo para explorar suas opções no início de todo o processo.