Técnicas de Fixação em CNC: Garanta sua Peça para Usinagem Precisa

Ao fazer peças usinadas em CNC, é importante primeiro descobrir a melhor maneira de carregar e segurar a peça de trabalho. Esta etapa vem antes do planejamento do caminho da ferramenta e desempenha um papel importante no processo.

Fixação e carregamento são aspectos cruciais do processo de usinagem CNC. Sua peça de trabalho só vai ser tão boa quanto o quão bem ela se mantém firme e estável na superfície de trabalho da sua máquina. Como tal, operadores e engenheiros criaram uma infinidade de soluções para manter a peça de trabalho estável.

Neste artigo, veremos alguns dos métodos mais proeminentes para fixação, avaliando seus respectivos prós e contras.

Canais em T (T-Slots)

Essenciais para a fixação, os canais em T fornecem um recorte em forma de T onde a barra transversal do T fica na parte inferior da mesa ou dentro da própria mesa. Isso permite que uma porca se encaixe no canal para fornecer uma localização móvel para inserir um parafuso ou grampo.

Existem muitos tipos diferentes de grampos, e cada um tem seu próprio conjunto de prós e contras.

Colagem

Adicionar um bloco de baquelite à mesa de trabalho é um método popular de fixação, especialmente para usinagem de protótipos. Peças de trabalho podem ser facilmente coladas à mesa de baquelite, e a maioria das empresas chinesas de prototipagem faz dessa forma.

A colagem ainda é uma solução muito fácil e popular para fixação. Pode ser útil para materiais planos e de formato irregular. Pode potencialmente oferecer um grau maior de resistência do que fita adesiva, eliminando a necessidade de abas de fixação. Remover peças da mesa exigirá uma espátula ou remoção manual. Colas são particularmente úteis para usinagem de protótipos e plásticos.

Aplicar cola corretamente requer depositar camadas uniformes para manter a peça de trabalho nivelada. É uma opção de fixação rápida, barata e eficaz, mas funciona de forma diferente dependendo do material usado. Por exemplo, cola quente às vezes arranca pedaços de materiais como espuma e madeira. A melhor maneira de evitar danos é aplicando cola seletivamente e colocando-a em áreas que não são estética ou funcionalmente importantes, ou em camadas finas que serão fáceis de remover.

Da mesma forma, colas endurecem no metal mais rápido. Ao processar metais, uma maneira de evitar o endurecimento rápido da cola é colocar o material em uma base de desperdício não metálica fixada à mesa. O material deve ficar por cima, para que a cola tenha chance de aderir a ambas as superfícies em vez de endurecer sozinha.

Prós: Múltiplas peças podem ser coladas à mesa de uma só vez, o que é menos trabalho para operadores. É um método eficiente para criar protótipos de plástico ou alumínio.

Contras: Há chance de a peça de trabalho se soltar. Também é possível danificar as peças ao removê-las.

Parafusos

Parafusos são uma ótima maneira de segurar a peça de trabalho para usinagem usando a mesa em forma de T diretamente. Francamente, adicionar um bloco de alumínio é uma ideia ainda melhor, porque é fácil criar furos roscados onde necessário. Furos roscados andam de mãos dadas com grampos e permitem melhor nivelamento e estabilidade.

Itens usados para fixar materiais com parafusos incluem porcas em T, prisioneiros e porcas de flange. Parafusos e porcas podem ser particularmente úteis se uma superfície de trabalho tem inserts roscados em vez de canais em T. Nesses casos, parafusos podem ser rosqueados nos inserts para segurar grampos de vários designs, mantendo-os no lugar.

Prós: Parafusar é uma maneira muito estável de segurar a peça de trabalho, que você pode então cortar com muita força. Geometrias complexas não serão um problema para segurar.

Contras: Usar parafusos requer material extra para ser usado como estrutura. O material desperdiçado pode ser crítico ao usinar peças de grande volume, e os tempos de carregamento são significativos. Ao cortar peças da estrutura, marcas de dobradiça podem apresentar um problema.

Morsas

Operadores frequentemente usam morsas como seu método padrão ao fixar peças de trabalho. Morsas geralmente seguram a peça pelas extremidades, presa entre duas mandíbulas, enquanto a ferramenta processa o material. São particularmente úteis para peças que têm bordas retas, mas podem ser adaptadas para peças com bordas arredondadas também.

Dependendo do tipo de morsa, processar bordas arredondadas pode exigir a ajuda de mandíbulas macias, que podem ser fresadas para suportar a peça de trabalho. Morsas modernas são projetadas com base de troca rápida, permitindo que o operador carregue a peça de trabalho da máquina CNC. Quando as peças estão prontas, o próximo lote pode ser carregado rapidamente. Morsas também são a opção preferida em nossa oficina CNC.

Prós: Morsas permitem corte em altas velocidades e facilitam a localização da peça ao fazer peças repetidas. São uma maneira eficiente de fazer peças CNC de grande volume. Você também pode colocar várias morsas na máquina CNC para fazer diferentes peças de uma só vez.

Contras: As peças devem ter geometria regular com superfícies paralelas. Caso contrário, mandíbulas personalizadas são necessárias.

Grampos

Existem vários tipos de grampo que podem ser usados para fixação durante a usinagem CNC. Eles incluem grampos combinados, alicates e grampos tipo C.

O grampo combinado ou "grampo de blocos de construção" consiste em uma série de componentes com designs padronizados, diferentes funções, diferentes especificações e tamanhos. Esses grampos de máquina-ferramenta podem ser montados muito como blocos de construção, de acordo com os requisitos de processamento. Devido à sua natureza, o grampo combinado é muito eficiente em termos de tempo para projetar e fabricar, e portanto se adapta a ciclos de produção de pequenos lotes. O grampo combinado também tem as vantagens de alta precisão de posicionamento, grande flexibilidade de fixação, reutilização, economia de energia e material, bem como baixo custo de uso. Funciona bem com pequenas produções que requerem formas ligeiramente complexas.

Outra vantagem dos grampos é sua capacidade de melhorar componentes específicos e substituí-los com base no requisito específico da peça de trabalho. Por exemplo, usar alicates de precisão combinados pode gerar mais versatilidade, maior padronização, uso mais fácil e fixação mais confiável. Este tipo de alicate de precisão tem a vantagem de instalação e fixação rápidas e fáceis. Pode encurtar o tempo de preparação da produção e melhorar a eficiência de produção de pequenos lotes.

Grampos mais simples como Grampos tipo C podem ser facilmente encontrados em lojas de ferragens. São baratos e fáceis de usar, mas sua simplicidade pode ter desvantagens. Prender o material apenas de um lado às vezes pode fazer com que ele levante do lado oposto, então é importante garantir que o material esteja plano antes de usiná-lo. Da mesma forma, cortar peças e partes do material pode ser complicado, exigindo múltiplos grampos e provavelmente outros meios de fixar o material também. Para projetos mais pesados, diferentes tipos de grampos são preferíveis para tornar o fluxo de trabalho mais fácil.

Outras maneiras de melhorar esses grampos incluem usar uma base de grampo lisa ou usar materiais magnéticos especiais. Este último é usado para Grampos de fixação eletromagnéticos permanentes, que podem ser úteis para melhorar a eficiência de usinagem de máquinas-ferramenta CNC e centros de usinagem. Os componentes de posicionamento e elementos de fixação de grampos convencionais podem ocupar muito espaço, mas como os grampos eletromagnéticos permanentes usam forças magnéticas inerentes ao material, eles não têm esses componentes que consomem espaço. Isso pode economizar muito trabalho para várias operações de usinagem e minimizar partes obstrutivas que podem atrapalhar a ferramenta da máquina. No entanto, deve-se ter cuidado para garantir que a força de sucção do ímã seja boa o suficiente para resistir à força de corte.

Grampos hidráulicos e pneumáticos usam fontes de energia adicionais para posicionar, suportar e comprimir corretamente a peça de trabalho através de componentes hidráulicos ou pneumáticos. Como resultado, eles podem determinar com precisão e rapidez a posição mútua, ajustando a peça de trabalho para as ferramentas da máquina e ferramentas de corte. Eles também podem trazer outras vantagens como estrutura compacta, fixação multiestação, corte pesado de alta velocidade e controles automáticos, todos os quais aceleram o processamento de material. Isso lhes dá aquela utilidade adicional que os torna ideais para máquinas-ferramenta CNC, centros de usinagem e linhas de produção flexíveis.

Mesas a Vácuo

Mesas a vácuo seguram a peça de trabalho gerando uma força de fixação — causada pela diferença entre um vácuo sob a peça e a pressão atmosférica empurrando de cima. Mesas a vácuo são frequentemente a melhor solução para trabalho de chapas planas feito em roteadores CNC.

Essas mesas podem ser muito precisas, flexíveis e eficientes. São adaptáveis a uma ampla gama de materiais, e são particularmente úteis para materiais que não podem ser grampeados (como compósitos de alta tecnologia ou materiais sintéticos avançados). Também podem minimizar obstruções de maneiras que grampos e outras soluções não conseguem, além de tornar a configuração e troca muito mais eficientes.

Mesas a vácuo têm seus pontos negativos, no entanto. Uma mesa a vácuo é melhor para peças planas de material, pois peças com geometrias diferentes requerem preparação extra. Certas peças pequenas também podem não ter área de superfície suficiente para o vácuo segurá-las, embora tipos mais avançados de mesas a vácuo que têm uma tração descendente mais uniforme ou focada possam gerenciar esses itens.

Prós: Mesas a vácuo têm tempo de carregamento muito rápido e são adequadas para materiais não grampeáveis.

Contras: A maioria das mesas a vácuo é adequada apenas para peças simples e planas.

Mesas Magnéticas

Mesas magnéticas usam uma base magnética para segurar peças de trabalho feitas de metais adequados. São uma solução popular para a indústria de fabricação de moldes, já que a maioria das cavidades de molde são feitas de aço. No entanto, também são usadas em peças de trabalho de aço para operações gerais de usinagem CNC.

A maioria das mesas magnéticas é eletromagnética, então a força magnética pode ser desligada quando a usinagem termina. Permitem configurações rápidas e, como não há grampos físicos ou outros dispositivos necessários, permitem excelente acesso da ferramenta de corte. São adequadas para usinagem leve ou pesada, embora não possam ser usadas em peças de trabalho não magnéticas, como as feitas de alumínio.

Prós: Mesas magnéticas permitem acesso total de corte e podem ser configuradas rapidamente. Também são altamente seguras.

Contras: Mesas magnéticas só podem ser usadas em metais magnéticos, limitando seu uso em uma área de manufatura dominada por alumínio.

Dispositivos Personalizados (Jigs)

Ao fresar peças de grande volume, métodos padrão de fixação podem não ser suficientes. Se este for o caso, pode valer a pena fazer dispositivos personalizados para usinar as peças em CNC. Reduzir segundos pode fazer uma grande diferença durante a produção em massa.

Dispositivos podem guiar o caminho da ferramenta e melhorar enormemente a qualidade do produto, mas são necessários apenas quando estabilidade absoluta é necessária. A peça de trabalho é tipicamente deslizada ou encaixada no dispositivo e mantida no lugar com um ou dois grampos rápidos.

Existem vantagens distintas em produzir dispositivos personalizados para fixação, e eles podem ser feitos de diferentes maneiras. Dispositivos que requerem alta rigidez e tolerâncias geométricas apertadas podem ser melhor feitos usando usinagem CNC, enquanto um dispositivo projetado para se conformar a uma peça curva pode ser mais fácil de produzir via impressão 3D FDM ou SLS.

Prós: Dispositivos personalizados podem ser adaptados para peças de trabalho extra grandes ou irregulares, reduzindo tempos de configuração e garantindo estabilidade.

Contras: Aumenta prazos de entrega e aumenta despesas. Os dispositivos não servirão para outras peças comuns.

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