Fresagem CNC Explicada: Processo, Benefícios e Aplicações Industriais

A fresagem CNC é um dos avanços tecnológicos mais impressionantes deste século.

Embora a maioria das pessoas esteja mais familiarizada com a impressão 3D como forma de produzir impressões físicas precisas, a fresagem CNC existe há mais tempo e ainda é amplamente usada hoje.

De sua ampla gama de aplicações na indústria eletrônica ao seu uso prevalente por empresas de manufatura, a tecnologia ainda está crescendo e evoluindo rapidamente à medida que mais empresas descobrem sua eficácia.

Assim, com a usinagem CNC expandindo para novas indústrias como fabricação de instrumentos musicais, não é surpresa que a tecnologia em si seja estimada para se tornar uma indústria de 100 bilhões de dólares até 2025.

Ainda, mesmo que o processo e usos da fresagem CNC sejam bem conhecidos por pessoas operando na indústria, aqueles de fora podem ser muito menos familiarizados com como pode ser aplicada ou mesmo como funciona.

Então, neste artigo, vamos nos aprofundar no assunto do que é fresagem CNC, como difere da impressão 3D, quem pode se beneficiar mais da tecnologia e responder todas as perguntas essenciais que você possa ter.

O que é Fresagem CNC

Para entender o processo de Fresagem CNC, vamos dividi-lo em seus dois componentes — "CNC" e "Fresagem". Fresagem é o processo onde uma peça de trabalho é rotacionada ao longo de eixos rotacionais e ferramentas de corte são usadas para remover pedaços da peça de trabalho.

Isso é feito para moldar a peça de trabalho conforme a necessidade. Uma coisa importante a notar é que esta tecnologia é diferente de outros métodos de conformação como impressão 3D.

Isso ocorre porque a fresagem funciona removendo material da peça de trabalho, enquanto outras alternativas funcionam adicionando material à peça de trabalho.

Agora, "CNC" significa Controle Numérico Computadorizado (Computer Numerical Control). CNC permite controlar os cortadores e o movimento da peça de trabalho com software de computador. Com controles computadorizados, não há necessidade de mão de obra manual para controlar os processos de movimento.

Quem inventou a Fresagem CNC?

O conceito de fresagem remonta ao século 18. No entanto, as primeiras máquinas de fresagem CNC foram desenvolvidas no início dos anos 1950.

O crédito pela invenção das máquinas de fresagem CNC vai para Richard Kegg. Ele criou esta máquina com assistência do MIT em 1952 e a chamou de Cincinnati Milacron Hydrotel.

Como a Fresagem CNC Funciona?

Em princípio, a fresagem CNC é um processo básico onde você pega uma peça de trabalho inicial e continua removendo material dela em diferentes locais com uma ferramenta de corte. Para alcançar esses diferentes locais, a peça de trabalho continua rotacionando.

Na prática, todo o processo de fresagem CNC passa por várias etapas.

Quais são as diferentes etapas de um processo típico de fresagem CNC?

1. Criação do Modelo CAD

Primeiro, você precisa criar um modelo CAD para a forma da peça pretendida. CAD significa Design Assistido por Computador (Computer Aided Design). Como o nome sugere, o software CAD ajuda a criar um modelo 2D ou 3D para qualquer coisa que você tenha em mente.

Leia nossas dicas e truques sobre preparação de modelos CAD e desenhos para fresagem CNC.

2. Conversão de CAD para CNC

A máquina de fresagem CNC não reconhecerá um modelo CAD diretamente. No entanto, você pode converter o modelo CAD em um programa CNC muito facilmente. Esses recursos já estão presentes na maioria dos softwares CAD.

3. Configuração das Máquinas de Fresagem CNC

Antes de iniciar o programa, é importante configurar corretamente a máquina e a peça de trabalho. As etapas particulares de configuração da máquina CNC podem variar com base em diferentes fabricantes e modelos.

4. Execução do Programa

Uma vez que a máquina esteja corretamente configurada, o operador pode executar o programa da máquina CNC. Todo o processo de fresagem que se segue será feito automaticamente. Uma vez concluída a execução do programa, a peça necessária será criada pela máquina.

Quais são os Diferentes Métodos de Fresagem CNC?

Devido à vasta aplicação do processo de usinagem CNC, não é mais um único processo, mas, de fato, um grande campo em si. Existem muitas formas diferentes de operações de fresagem CNC disponíveis hoje. Esses diferentes métodos de fresagem CNC incluem:

Fresagem Plana (Plain Milling):

Fresagem plana é o processo de fresagem mais popular. Na fresagem plana, o objetivo é criar superfícies planas paralelas aos eixos rotacionais da ferramenta de corte.

Fresagem Angular (Angular Milling):

Na fresagem angular, a fresagem ocorre removendo material de uma superfície plana com o cortador cortando a peça de trabalho em um ângulo que não é um ângulo reto. Para entender melhor, pense nisso como um cortador angular removendo material da peça de trabalho.

Fresagem de Face (Face Milling):

Na fresagem de face, a peça de trabalho fresada está em um ângulo reto aos eixos rotacionais do cortador. Este processo de fresagem é geralmente aplicado para usinar a face de barras e chapas.

Fresagem de Forma (Form Milling):

O processo de fresagem de forma aplica-se à usinagem da peça de trabalho para criar superfícies irregulares, como curvas. Na fresagem de forma, a forma do cortador é a mesma que a forma requerida dos contornos.

Outras operações de fresagem CNC

Além desses processos comuns de fresagem CNC, existem outros métodos para criar peças especializadas. Estes métodos incluem:

Fresagem em Grupo (Gang Milling):

Na fresagem em grupo, duas ou mais ferramentas de corte são montadas em um único mandril (arbor) da máquina. Cada cortador trabalha individualmente na peça de trabalho, aumentando a taxa de produção. Os cortadores podem variar em forma e tamanho.

Fresagem de Avanço (Straddle Milling):

Fresagem de avanço é uma forma especializada de máquina de fresagem em grupo. Na fresagem de avanço, duas ou mais ferramentas de corte são montadas paralelas uma à outra. Esses cortadores trabalham na face e nos lados da peça de trabalho ao mesmo tempo.

Fresagem de Engrenagens (Gear Milling):

Fresagem de engrenagens também é conhecida como corte de engrenagens. É uma forma muito específica de fresagem aplicada para a criação de engrenagens. Utiliza cortadores curvos para remover materiais do espaçamento dos dentes da engrenagem pretendido.

Fresagem de Perfil (Profile Milling):

Fresagem de perfil é usada para completar o processo de acabamento de conformação, incluindo trabalho em superfícies verticais ou inclinadas. Este processo de fresagem CNC também é usado para acabamento de superfícies convexas e côncavas da peça de trabalho.

Equipamentos e Componentes do Processo de Fresagem CNC

Aqui estão os diferentes componentes pelos quais você passará durante todo o processo de fresagem CNC:

Software de Suporte

Como mencionado nas seções anteriores, projetar um modelo CNC requer uso de software de Design Assistido por Computador (CAD) e software de Manufatura Assistida por Computador (CAM). O CAD fará o trabalho de projetar a peça e o CAM fará o trabalho de fazer a máquina CNC entender o design.

Componentes da Máquina de Fresagem CNC

Obviamente, a fresagem CNC não pode ser completada sem uma máquina de fresagem CNC. Existem muitos tipos diferentes de máquinas de fresagem. Os componentes da máquina podem variar com base no modelo que você usa.

Em geral, você encontrará os seguintes componentes em todas as máquinas de fresagem CNC:

• Mesa de trabalho (Worktable): A mesa de trabalho segura a peça de trabalho que requer fresagem CNC. Em geral, a peça de trabalho é fixada à mesa de trabalho com um dispositivo de fixação.
• Berço (Saddle): O berço está presente sob a mesa de trabalho para suporte. O berço também fornece movimento à mesa de trabalho paralelo ao eixo do fuso.
• Fuso (Spindle): O fuso segura a ferramenta de corte (também conhecida como ferramenta de corte) e é responsável pelo movimento da ferramenta de corte.
• Mandril (Arbor): O mandril é o eixo que passa pelo fuso. No caso de fresagem em grupo e fresagem de avanço, múltiplas ferramentas de corte podem ser montadas no mesmo mandril. Mandris vêm em muitas formas e tamanhos diferentes, seu uso dependendo da necessidade e tipo de máquina de fresagem.
• Ram (Avanço): O Ram não está presente em todas as máquinas de fresagem. Geralmente visto em máquinas de fresagem vertical e angular. Fornece suporte ao fuso. O Ram pode ser ajustado em diferentes posições para diferentes requisitos de corte.
• Ferramentas de Máquina (Machine Tools): Uma ferramenta de máquina ou ferramenta de corte é o componente para remover material da peça de trabalho. Existem muitos tipos diferentes de ferramentas de corte disponíveis, que veremos em breve.
• Interface: A Interface da Máquina é o console digital presente na máquina de fresagem CNC. O operador usa a interface para carregar e executar programas e realizar operações básicas de fresagem CNC.
• Joelho (Knee): O joelho está presente sob o berço para suporte. O joelho pode ser ajustado verticalmente. Joelho levantado ou abaixado pode fornecer a opção de ajustar a altura da peça de trabalho para diferentes requisitos de fresagem.
• Coluna (Column): A coluna pode ser vista como o esqueleto de toda a máquina de fresagem CNC. Fornece resistência mecânica à máquina mantendo toda a montagem unida. A coluna pode ter seções adicionais internas para segurar óleo de resfriamento e outras montagens.

Quais são os Diferentes Tipos de Ferramentas de Corte para Máquinas de Fresagem CNC?

A fresagem CNC tem aplicações tão amplas que existem muitos tipos diferentes de ferramentas de corte disponíveis para diferentes trabalhos. Alguns destes são:

• Fresas de topo (End Mills)
• Fresas de face (Face Mills)
• Fresas de placa (Slab Milling)
• Cortador volante (Fly Cutter)
• Cortador esférico (Ball Cutter)
• Ferramentas de Corte Multiponto (Multi-Point Cutting Tools)
• Cortador de Fresa Oca (Hollow Mill Cutter)
• Cortador de Engrenagem Involuta (Involute Gear Cutter)
• Ferramenta de Corte de Rosca (Threads Cutting Tool)
• Cortadores de Deslize e Face (Slide and Face Cutters)
• Ferramenta de Corte de Hobbing (Hobbling Cutter Tool)
• Ferramentas de Corte de Cauda de Andorinha (Dovetails Cutter Tools)
• Fresas de Desbaste (Roughing End Mills)

Quais são os Diferentes Tipos de Máquinas de Fresagem CNC?

Aqui está uma breve visão geral dos diferentes tipos de operações de fresagem CNC em uso.

Fresagem Horizontal

Em máquinas horizontais, o fuso está presente paralelo à superfície da peça de trabalho. Pode criar superfícies planas, planos, planos inclinados e ranhuras na peça de trabalho.

Fresagem Vertical

Você pode pensar em operações de fresagem vertical como uma operação de furação, já que o fuso está presente perpendicular à peça de trabalho estacionária ou à superfície plana móvel da peça de trabalho.

Para mais informações sobre o processo, você pode conferir nossa comparação entre fresagem horizontal vs vertical.

Fresagem Multi-eixos

Na fresagem multi-eixos, a ferramenta de corte pode mover-se em quatro ou mais direções.

No caso de 5 direções, a máquina é chamada de máquina de 5 eixos. Quanto maior o eixo, mais peças intrincadas podem ser criadas.

Fresagem de Coluna e Joelho

Máquinas de fresagem de coluna e joelho também são chamadas de máquinas de fresagem de velocidade variável. Nestes máquinas, há um movimento vertical muito preciso do conjunto de coluna e joelho, usado para operação de fresagem vertical precisa.

Máquina de Fresagem Ram

Em uma máquina de fresagem ram, a ferramenta de corte pode ser movida no eixo horizontal na direção frontal ou traseira. Isso é realizado por um ram móvel preso ao fuso.

Máquina de Fresagem de Leito Fixo (Fixed Bed Manufacturing Milling Machine)

Nestas máquinas, não há movimento da coluna, joelho ou berço. A peça de trabalho estacionária está na mesa de trabalho diretamente montada no leito da máquina. Devido a um design simples, estas máquinas são geralmente mais baratas que as outras.

Operações de Fresagem Plana (Planer Milling Operations)

Na fresagem plana, a ação de corte ocorre em um único plano pelo movimento linear relativo da peça de trabalho e da ferramenta de corte. Estas máquinas de fresagem são usadas para criar superfícies planas.

Para decidir qual máquina de fresagem você precisa, você pode ler nosso guia detalhado sobre o mesmo.

Quais São as Aplicações e Usos de uma Máquina de Fresagem CNC?

Para ter uma ideia precisa sobre as aplicações de usinagem CNC, vamos dividir nossa discussão em duas partes — os materiais que suporta e as indústrias que fazem uso do processo direta ou indiretamente.

Você já está familiarizado com o que é fresagem CNC. É usada para moldar as peças e conformá-las conforme requisitos. Aqui estão os materiais nos quais você pode aplicar o processo de fresagem CNC:

Materiais Compatíveis com Fresagem CNC

Metais são um dos materiais mais comuns que passam pelo processo de fresagem. Metais derretem em temperaturas muito altas, tornando-os inúteis para processos como impressão 3D. Portanto, a fresagem CNC é a melhor maneira de moldar metais.

Plásticos e Elastômeros também funcionam bem com fresagem CNC devido às suas propriedades físicas e químicas. Usar métodos de alta temperatura para plásticos frequentemente altera sua composição química. Além disso, eles também liberam fumos tóxicos ao aquecer. Portanto, um processo como fresagem CNC onde não há calor é ideal para esses materiais.

Cerâmicas e Compósitos frequentemente têm propriedades de resistência à temperatura, tornando-os inutilizáveis para impressão 3D e processos de moldagem. A fresagem CNC funciona melhor para esses materiais, pois pode trabalhar sem danificá-los de forma alguma.

Muitas pessoas não sabem disso, mas você também pode moldar vidro usando o processo de fresagem CNC. O vidro é frágil e pode quebrar facilmente com outros processos de conformação. Portanto, usar fresagem CNC com uma ferramenta de corte apropriada é uma boa escolha para tais materiais.

Para materiais mais específicos e casos de uso, confira nosso guia sobre materiais de fresagem CNC e como escolher um para sua aplicação.

Indústrias que Usam Máquinas de Fresagem CNC

Você ficará surpreso com o número de indústrias que usam o processo de fresagem CNC.

Claro, essa surpresa se dissipará quando você ler sobre as vantagens da fresagem CNC sobre outras alternativas na próxima seção.

Uma das maneiras mais populares de usar tecnologia CNC é para prototipagem rápida, fornecendo designers e engenheiros com uma maneira rápida e confiável de ver como o produto ou peça se parece em vários estágios de desenvolvimento.

Algumas das indústrias que fazem uso de fresagem CNC são:

Automotiva

Indústrias automotivas requerem muitos serviços de manufatura personalizados para peças que entram no veículo. Estas peças são criadas usando máquinas de fresagem CNC para processos de manufatura e reparos.

Aeroespacial

Devido à precisão extremamente alta dos serviços de fresagem CNC, é compreensível por que se tornaram amplamente usadas na indústria aeroespacial, onde a tecnologia desempenha um papel crucial na produção de uma ampla gama de peças usadas para garantir a segurança e o funcionamento adequado de aeronaves.

A indústria aeroespacial trabalha com muitos materiais especializados que têm dureza muito alta e resistência a altas temperaturas. Para a conformação desses materiais, a indústria depende fortemente de máquinas de fresagem CNC.

Algumas das peças produzidas usando tecnologia CNC incluem componentes de motor, componentes de trem de pouso e painéis de combustível.

Fabricação de Metais

Uma máquina de fresagem CNC é a espinha dorsal de qualquer indústria de fabricação de metais. Uma máquina CNC é rápida, automática e eficiente. Além disso, pode trabalhar em toda a gama de metais. Portanto, você encontrará uma máquina de fresagem em toda oficina de fabricação de metais.

Agrícola

Equipamentos agrícolas requerem muitas ferramentas e componentes personalizados de grande tamanho. Estes são criados usando serviços de manufatura personalizados de uma máquina de fresagem CNC.

Eletrônica

A alta versatilidade e precisão da máquina de fresagem CNC a tornam ideal para a indústria eletrônica. A máquina de fresagem CNC não apenas molda os condutores e metais necessários para transmissão, mas também as placas de polímero que abrigam esses condutores.

Médica

No setor médico, peças especializadas são necessárias não apenas para diagnóstico, mas também para aplicações como próteses. Estas são criadas usando fresagem CNC com os designs apropriados.

A usinagem CNC permite fabricar peças e ferramentas de muitos graus de titânio e aço inoxidável, frequentemente usados na fabricação de bisturis, dispositivos médicos e implantes.

Defesa

A fresagem CNC também é usada para criar componentes militares. De fato, a aplicação mais antiga do processo de fresagem foi usada para fabricação de armas. Até protótipos de peças de defesa são feitos usando uma máquina de fresagem CNC.

Além dessas indústrias, a fresagem CNC também é aplicada em setores como mineração, petróleo e gás, automação, energia, etc.

Principais Vantagens da Fresagem CNC

Existem inúmeras razões pelas quais a tecnologia de fresagem CNC é amplamente considerada uma das maneiras mais confiáveis de produzir peças de vários materiais.

Vamos olhar para algumas das vantagens mais significativas desta tecnologia abaixo.

Alta Taxa de Produção

A fresagem CNC é um processo automatizado, e não há limitações humanas na velocidade em que a ferramenta de corte pode se mover. Isso cria uma alta taxa de produção inigualável por outros processos de manufatura.

Precisão Inigualável

A precisão e exatidão com que a fresagem CNC pode operar são incomparáveis em todo o mundo, por isso é usada em campos como aeroespacial e medicina que precisam que cada detalhe seja executado sem nem o menor erro.

Usando um modelo digital e usinagem autônoma em que a fresagem CNC se baseia, o erro humano é eliminado do processo de manufatura, e a precisão produzida é o mais próximo da perfeição possível hoje.

Longevidade

Como as máquinas de fresagem CNC podem rodar praticamente no piloto automático e não requerem muita intervenção humana no processo, podem rodar por dias sem parar, produzindo peças consistentemente e com a mesma precisão.

A única vez que máquinas CNC precisam ser paradas é quando requerem manutenção regular ou se há um acidente.

Menos Pessoal

O processo automatizado em que a fresagem CNC se baseia também significa que menos pessoas são necessárias para monitorar e operá-la, resultando não apenas em maior eficiência, mas em custos de produção reduzidos também.

Alguns especialistas qualificados são tudo o que é necessário para supervisionar todo o processo, o que significa melhor custo-efetividade para o cliente final.

Possibilidades Avançadas

Devido ao software avançado de automação e design, máquinas de fresagem CNC podem superar os técnicos mais habilidosos operando máquinas manuais, mesmo se o processo de manufatura em si for similar.

Isso significa não apenas melhor consistência e eliminação de erro humano, mas também a capacidade de produzir designs muito mais complexos, com tamanhos, formas e até texturas variadas.

Consistência

Como o processo por trás da fresagem CNC é majoritariamente automatizado, produz consistência notável, mesmo se o pessoal gerenciando as ferramentas mudar.

Uma vez criado um arquivo mestre do design, ele pode ser usado para criar um número ilimitado de cópias que serão todas da mesma qualidade e sem desvios. Cada peça será uma correspondência perfeita à versão anterior, o que é muito difícil de alcançar mesmo para os operadores manuais mais habilidosos.

Escalabilidade

A fresagem CNC é uma solução muito escalável. O método pode ser adotado por indústrias de todos os tamanhos. Se você a está usando para sua oficina, o processo pode crescer conforme o tamanho da sua oficina cresce. Além disso, uma máquina de fresagem CNC pode ser aplicada a peças de todas as formas e tamanhos.

Quanto Custa uma Máquina de Fresagem CNC?

Existem muitos parâmetros que afetam o custo de máquinas de fresagem CNC. Devido a isso, a faixa de preço para estas máquinas é muito alta.

Por exemplo, você pode encontrar uma pequena máquina de fresagem horizontal por apenas $10.000. Ao mesmo tempo, existem grandes máquinas CNC com recursos avançados onde os preços podem subir acima de $300.000.

Para uma ideia detalhada sobre quanto uma máquina de fresagem CNC custará com base nos seus requisitos, você pode consultar nosso guia detalhado sobre o preço de equipamentos de fresagem CNC.

Fresagem CNC vs Impressão 3D

Para entender quão bem a fresagem CNC se sai contra outras alternativas, vamos ter uma comparação detalhada de fresagem CNC vs seu concorrente mais próximo — Impressão 3D.

Fundamentos

Primeiro, o princípio básico de fresagem CNC e impressão 3D é totalmente oposto. Impressão 3D é um processo de Manufatura Aditiva. Isso significa que funciona para criar uma peça adicionando material camada por camada, geralmente derretendo o fio de material.

Por outro lado, o processo de usinagem CNC é um processo de manufatura subtrativa. Isso significa que começa com um bloco de material e cria a peça requerida removendo material deste bloco.

Versatilidade

Como a impressão 3D funciona derretendo o fio de material e usando-o para fazer as peças, funciona apenas para tipos especiais de materiais poliméricos que podem suportar o processo. Por outro lado, a fresagem CNC é um processo muito versátil e pode ser aplicado a uma ampla gama de materiais.

Facilidade de Uso

Tanto máquina CNC quanto impressão 3D requerem software para criar o design inicial para a máquina. No entanto, a manufatura CNC requer escolha entre diferentes ferramentas e configuração dessas ferramentas, e diferentes configurações de posição.

A impressão 3D não tem requisitos extensos de configuração. Portanto, a impressão 3D é considerada um processo mais simples, enquanto a fresagem requer um operador qualificado.

Precisão

A precisão relativa de fresagem vs impressão 3D pode variar com base no modelo de cada um que você escolher. A maioria das máquinas de fresagem CNC geralmente tem precisão superior à impressão 3D. No entanto, existem muitas formas e geometrias que só podem ser criadas com impressão 3D.

Custo

Se fresagem ou impressão 3D é mais barato dependerá do que você requer da máquina. Para requisitos de grande escala, a fresagem é a opção mais barata. No entanto, para protótipos e requisitos de pequena escala, a impressão 3D tende a ser mais eficaz em termos de custo.

Como Escolher Serviços de Fresagem CNC?

A fresagem CNC pode ser incrivelmente útil para uma ampla variedade de projetos. Ainda, para aproveitar os benefícios listados acima, você deve dedicar tempo para encontrar uma empresa confiável para trabalhar.

Na verdade, existe uma ampla gama de operações de usinagem CNC oferecidas por empresas de todo o mundo, então você precisa ter pelo menos um entendimento básico do que precisa antes de contatar candidatos potenciais.

Por uma coisa, você deve ter pelo menos algumas ideias sobre quais tipos de peças deseja fabricar ou que tipos de ferramentas precisaria. Se não tiver, terá mais dificuldade em reduzir a lista de empresas que poderiam fornecer os serviços necessários de fresagem CNC.

Alternativamente, você poderia contatar uma empresa respeitável que tenha experiência extensa e ofereça uma gama de serviços, pois eles poderiam ajudar a consultar você para determinar o melhor curso de ação na sua situação.

Como a tecnologia e expertise requeridas em projetos de fresagem CNC são altas, é imperativo buscar empresas com a experiência necessária, bem como uma reputação sólida.

Analise depoimentos e avaliações de clientes anteriores e veja que tipos de experiências eles tiveram com a empresa, bem como quais problemas conseguiram resolver.

Uma vez que tenha reduzido a lista de escolhas para cerca de cinco empresas, entre em contato com elas e faça perguntas sobre sua abordagem, sugestões para seu projeto, preço para executá-lo e qualquer outra coisa que você ache relevante.

Várias empresas oferecem serviços de fresagem de Controle Numérico Computadorizado, mas embora encontrar um preço razoável seja importante, não deve vir ao custo de qualidade inferior.

Conclusão

Fresagem de Controle Numérico Computadorizado é um dos melhores presentes que a tecnologia moderna nos deu. Fornece taxas de produção sem precedentes, maior precisão, acabamentos de maior qualidade e a capacidade de trabalhar com todos os materiais.

Se você requer qualquer tipo de operação de usinagem CNC para seu próximo projeto, pode entrar em contato com a 3ERP. Ela fornece serviços confiáveis de usinagem e manufatura com taxas de entrega rápidas e os menores custos.