Dominando a Precisão na Usinagem de Metais: Insights Essenciais para Peças de Precisão

Para protótipos e peças de uso final, a precisão é um aspecto extremamente importante da usinagem de metais. Precisão significa que você está obtendo uma peça que parece e se sente exatamente como a que você projetou, sem erros que possam impactar a função mecânica.

Graças ao avanço do controle numérico computadorizado ou máquinas CNC, o processo de manufatura subtrativa de usinagem de metais agora é mais preciso do que nunca, tornando-o adequado para indústrias críticas de tolerância como aeroespacial. Operadores podem usar computadores para programar a trajetória da ferramenta de corte ao micrômetro, virtualmente eliminando imprecisões causadas por erro humano. Desde que a máquina CNC seja configurada corretamente, ela deve cortar peças de metal com alto nível de precisão.

Mas existem muitos fatores fundamentais que contribuem para a precisão da usinagem de metais. Qualidade da máquina, seleção de material e até a temperatura ambiente na oficina podem desempenhar um papel, e alguns clientes podem ter requisitos de precisão muito diferentes de outros.

Este artigo discute os meandros da usinagem de metais precisa, explicando conceitos como precisão, exatidão e tolerância.

Peças de usinagem de metais precisas

O que é precisão de usinagem?

Embora exatidão e precisão possam parecer sinônimos, eles têm significados diferentes quando se trata de operações de usinagem. É portanto importante saber o que queremos dizer com os diferentes termos.

No contexto de processos de usinagem de metais, exatidão é o grau em que uma máquina pode corresponder às medidas especificadas no design.

Se um torno ou fresadora pode cortar uma localização exata especificada no design, então ela tem um alto nível de exatidão.

Se ela ocasionalmente erra o alvo, mas em média atinge a localização correta, então podemos dizer que ainda tem um alto nível de exatidão e é capaz de formar com exatidão a forma desejada a partir da peça bruta.

Importante, porém, uma boa máquina CNC fará mais do que apenas acertar o alvo em média…

O que é repetibilidade ou precisão de usinagem?

A precisão de usinagem refere-se à semelhança das medidas após múltiplas tentativas, ou entre múltiplas cópias de uma peça.

Em outras palavras, se uma máquina acerta exatamente o mesmo ponto em 100 cópias de uma peça, então ela tem um alto nível de precisão.

Isso é diferente de exatidão, porque a precisão não se preocupa especificamente se o "ponto" é o mesmo ponto especificado no design! Uma máquina pode ser muito precisa, mesmo se consistentemente corta 3 mm à esquerda da marca pretendida.

Claramente, então, é importante ter tanto exatidão quanto precisão.

Exatidão significa que você está atingindo as coordenadas especificadas no design, e precisão significa que você está atingindo-as consistentemente em múltiplas unidades.

O que é tolerância de usinagem?

Na usinagem, tolerância refere-se ao desvio de um valor entre cortes. Está, portanto, relacionada à precisão, mas é um valor especificado pelo cliente, não um atributo da própria máquina.

Se um cliente requer que uma característica de uma peça seja muito consistente entre unidades, eles especificarão tolerâncias apertadas nessa característica, permitindo desvio mínimo. Na prática, isso significa que a máquina deve ser operada mais lenta e cuidadosamente.

Se uma tolerância mais frouxa for especificada — em uma característica não mecânica, por exemplo — então a usinagem pode ser realizada mais rapidamente.

Embora a tolerância seja definida pelo cliente, as máquinas frequentemente especificam sua tolerância padrão e tolerância mínima possível.

O que contribui para a precisão de uma máquina CNC?

A precisão de uma máquina CNC depende de vários fatores, alguns determinados pelo fabricante da máquina CNC e outros que podem ser controlados pelo operador.

Para alcançar usinagem de metais precisa, os seguintes fatores devem ser considerados:

Qualidade da máquina: Seja falando de uma fresadora, um torno, ou uma solução alternativa (usinagem por descarga elétrica (EDM), corte a plasma, corte a laser, jato d'água, etc.) uma máquina bem construída com componentes de alta qualidade normalmente produzirá peças mais precisas do que uma máquina de baixa qualidade.

Condição da máquina: Todos os tipos de máquinas contêm inúmeros componentes, então a manutenção adequada é essencial para mantê-las precisas.

Condição da ferramenta: Ferramentas de corte cegas e desgastadas mostrando sinais de desgaste de flanco, desgaste de cratera, etc. reduzirão a precisão de uma máquina CNC, então é essencial mantê-las em boas condições. Ferramentas cegas também aumentam as temperaturas de corte, que é outro fator que reduz a precisão. Ferramentas de corte devem ser substituídas quando desgastadas, embora retificadoras possam ser usadas para mantê-las afiadas por mais tempo. Alguns materiais brutos, especialmente compósitos, podem causar mais desgaste de ferramenta do que outros.

Fixação da peça: Fixação e dispositivos adequados são essenciais para usinagem precisa, pois reduzem vibração e movimento da peça.

Inspeção na máquina:

Ferramentas de feedback como sondas na máquina podem dizer ao operador se a máquina está cortando com precisão durante o trabalho. Essas ferramentas também podem ser usadas para corrigir qualquer desvio em tempo real, aumentando assim a precisão. Saiba mais sobre inspeção na máquina.

Inspeção na Máquina, Em Processo para Peças Usinadas

Temperatura e umidade: O ambiente de trabalho pode afetar a precisão da usinagem. Embora as máquinas sejam capazes de cortar peças em condições quentes, é essencial manter consistência térmica para evitar desvio.

Calibração: Ferramentas de máquina devem ser calibradas em intervalos regulares para manter a precisão.

Quais são os melhores metais para usinagem de metais precisa?

A usinagem de metais precisa é melhor alcançada com materiais adequados à usinagem CNC.

Porque embora seja possível usinar com precisão até os metais e ligas mais duros, alguns materiais difíceis de usinar podem afetar negativamente a precisão da usinagem.

A usinabilidade de um metal refere-se a quão facilmente uma ferramenta de corte pode cortá-lo. Metais altamente usináveis podem ser cortados rapidamente com baixa potência, produzindo um acabamento superficial de alta qualidade sem causar desgaste significativo na ferramenta de corte.

Alguns metais altamente usináveis incluem:

• Alumínio 6061
• Alumínio 7075
• Alumínio 2024
• Aço inoxidável 303
• Aço inoxidável 304
• Latão C35300

Em teoria, uma boa máquina CNC ainda deve ser capaz de cortar um metal difícil de usinar, embora exija mais tempo e consumo de energia.

Mas esses metais difíceis de usinar podem ter um efeito negativo indireto na precisão.

Metais não usináveis podem aumentar dramaticamente o desgaste da ferramenta, e ferramentas cegas podem reduzir tanto a exatidão quanto a precisão da máquina.

Além disso, a maioria dos clientes quer encontrar um bom equilíbrio entre velocidade e precisão. Se a usinagem de metais precisa exige velocidades de corte extremamente baixas porque o metal é difícil de usinar, o projeto pode não valer a pena.

Quando você precisa de usinagem de metais precisa?

A usinagem de metais precisa é importante por muitas razões, desde garantir a satisfação do cliente até assegurar a funcionalidade mecânica de uma peça.

Projetos que exigem alta precisão podem incluir:

• Protótipos de metal para apresentações a investidores, onde imprecisões visíveis podem dar uma impressão negativa a profissionais de alto nível.
• Peças mecânicas que interagem com outras peças. A funcionalidade adequada pode ser controlada especificando uma tolerância apropriada, mas boa exatidão ainda é necessária para garantir compatibilidade entre peças.
• Peças feitas de um metal escasso ou caro, onde sucata excessiva prejudicaria a viabilidade econômica do projeto. (Minimizar sucata é sempre benéfico, claro.)
• Trabalhos para potenciais parceiros de longo prazo. Ao trabalhar com um novo cliente, você aumentará sua chance de uma parceria de longo prazo fornecendo peças usinadas com precisão desde o início. Em alguns casos, clientes só aceitarão pedidos se um nível de precisão puder ser garantido.

Com muitos anos de experiência na indústria, a 3ERP é especialista em usinagem de metais precisa. Saiba mais sobre nossos serviços de usinagem de precisão, entre em contato para uma cotação gratuita.