Usinagem CNC:tudo o que você precisa saber

A usinagem de controle numérico computadorizado (CNC) tornou-se cada vez mais comum na fabricação. A tecnologia CNC oferece um meio versátil e automatizado para produzir grandes volumes de peças de alta qualidade. Os altos níveis de precisão e repetibilidade oferecidos pelos processos de usinagem CNC a tornam uma ferramenta ideal para a maioria dos fabricantes.

O que é Usinagem CNC?

Em geral, a usinagem CNC refere-se a um dos muitos processos redutivos que retiram material de uma peça de trabalho para cumprir um projeto. Os processos CNC usam controles computadorizados para lidar com todo o processo de usinagem do início ao fim, produzindo peças consistentemente precisas. Os equipamentos de usinagem CNC podem seguir os mesmos conjuntos de instruções repetidamente para facilitar pequenas ou grandes séries de produção de peças idênticas.

As máquinas CNC vêm em várias variedades e níveis de complexidade. Algumas máquinas podem conter várias ferramentas ao mesmo tempo ou trabalhar ao longo dos eixos X, Y e Z para remover o excesso de material de qualquer lado ou ângulo.

A usinagem CNC é usada para criar peças e componentes para quase todos os setores e aplicações. Isso inclui a indústria aeroespacial e outras indústrias altamente complexas que precisam de trabalho de usinagem em peças grandes. Os fabricantes podem usar esse processo em substratos como:

• Materiais compostos
• Espuma
• Vidro
• Metais
• Plástico
• Madeira

A usinagem CNC é particularmente vantajosa devido à sua funcionalidade automatizada. A automação permite que as máquinas operem de forma autossuficiente, exigindo menos trabalho humano para produzir peças precisas. A crescente escassez de maquinistas e trabalhadores qualificados na indústria tem sido um dos principais contribuintes para o avanço da tecnologia CNC nos últimos anos.

Os três processos de fabricação

De um modo geral, existem três tipos de processos de fabricação:

• Redutivo. Processos redutivos ou subtrativos, como usinagem, retiram o material de uma peça de trabalho para criar um design.
• Aditivo. Os processos de manufatura aditiva combinam ou montam diferentes elementos para criar um produto acabado. A impressão 3D é a forma mais comum de manufatura aditiva.
• Formativo. A fabricação formativa dobra ou altera a forma do substrato para atender aos requisitos do projeto. A fabricação formativa inclui processos como moldagem por injeção, em que o substrato é derretido e depois pressionado em um molde para manter uma determinada forma. Também inclui muitos processos de conformação de metal, como dobra ou laminação.

Visão geral do processo de usinagem CNC

O predecessor da usinagem CNC – usinagem de controle numérico (NC) – usava cartões de fita perfurada e comandos rudimentares. A usinagem CNC segue comandos mais complexos e utiliza uma maior variedade de controles. Esses sistemas instruem as ferramentas de corte e conformação que removem, mas os equipamentos de usinagem CNC podem seguir conjuntos complexos e personalizados de instruções provenientes de projetos CAD ou CAM complexos.

Diferentes equipamentos de usinagem CNC podem lidar com diferentes ferramentas, capacidades e operações. O processo de usinagem CNC normalmente inclui estas etapas gerais:

1. Projetando o modelo CAD

Antes do início do processo de usinagem CNC, os fabricantes precisam criar o design do produto. O software de desenho assistido por computador (CAD) pode ser usado para criar modelos detalhados bidimensionais (2D) ou tridimensionais (3D). Esses arquivos de projeto incluem detalhes como geometrias, dimensões e outras especificações técnicas das peças. O software CAD leva em conta as limitações dos processos de usinagem e as propriedades dos materiais selecionados.

Por exemplo, se um projeto contém furos formados por ferramentas cilíndricas, o software CAD pode informar os engenheiros de projeto quando os projetos são muito complexos para um determinado substrato ou identificar possíveis problemas devido a limitações no processo selecionado. Essas verificações automatizadas ajudam os engenheiros e serviços de projeto CAD/CAM a evitar muitos erros potenciais durante o processo de renderização, para que o estágio de prototipagem seja mais eficiente.

2. Convertendo arquivos CAD em instruções CNC utilizáveis

Uma vez que o projeto esteja completo, as especificações do projeto precisam ser traduzidas em direções que as máquinas CNC podem seguir. Os arquivos CAD são executados por meio do software de fabricação assistida por computador (CAM). Esses programas criam o código de programação que as máquinas CNC usam para direcionar as ferramentas durante o processo de fabricação. Este software também extrai informações sobre a geometria da peça que os operadores podem usar para garantir que a peça inicial tenha as dimensões e a orientação corretas.

Esses conjuntos de instruções compatíveis com CNC geralmente estão em um dos dois tipos de arquivo:STEP ou IGES. Eles incluem linguagens de programação como código G e código M, que lidam com áreas específicas da funcionalidade da máquina-ferramenta. As operações do código G se concentram na operação real das ferramentas, como sua velocidade, a direção do movimento e a distância que elas se movem. As operações de código M concentram-se em operações diversas, como ligar e desligar e outras funções auxiliares.

3. Preparando a máquina CNC

Os operadores humanos desempenham um papel muito menor na fabricação automatizada do que na fabricação manual, mas ainda lidam com operações importantes que o maquinário não pode gerenciar. Isso inclui:

• Carregar o arquivo de programa CNC na máquina
• Adicionar a peça de trabalho aos fusos ou tornos da máquina para que a máquina possa manipular a peça de trabalho
• Anexando as ferramentas de usinagem especificadas
• Inspecionando a área de trabalho, máquina e peça de trabalho

4. Executando Operações

Uma vez preparado o equipamento e iniciado o programa, o equipamento de usinagem CNC executa as etapas e realiza as operações de usinagem na peça. O programa pode completar os processos redutivos necessários do início ao fim sem a necessidade de intervenção adicional do operador. Concluídas as instruções, a peça pode continuar com os processos de acabamento e embalagem.

Tipos de operações de usinagem CNC

A usinagem CNC é uma categoria muito ampla de operações e processos possíveis. Entre as operações de usinagem CNC, furação, fresamento e torneamento são as mais comuns.

Perfuração

Os processos de furação utilizam brocas com diâmetro igual ao diâmetro do furo desejado. O equipamento de usinagem insere a broca giratória perpendicularmente na peça de trabalho até que ela faça um furo de comprimento pré-determinado. Equipamentos mais complexos podem produzir furos angulares e ferramentas de perfuração podem fornecer recursos como:

• Counterboring
• Rebaixamento
• Alargamento
• Toque

Fresagem

O processo de fresagem remove cortes de material da peça de trabalho movendo o material contra uma aresta de corte giratória. As ferramentas têm vários pontos de corte e cada ferramenta gira para fornecer uma superfície de corte afiada com comprimento e forma diferentes. Quando a peça de trabalho é pressionada contra ferramentas de fresagem, tiras finas ou cortes de material são removidos da aresta existente. Isso pode criar cortes rasos, cortes largos ou cavidades de fundo plano para moldar a peça. Os processos de fresagem periférica podem cortar mais profundamente para criar ranhuras ou roscas na forma geral da peça.

Virando

Os processos de torneamento giram a peça de trabalho em vez da ferramenta de corte. Eles incluem processos de corte como mandrilamento, ranhuramento e faceamento. Eles cortam o excesso de material de uma peça de trabalho usando ferramentas de corte de ponto único aplicadas com precisão à peça de trabalho rotativa. O torneamento cria peças cilíndricas com um diâmetro especificado. O torneamento pode criar recursos lineares dentro e na borda externa das peças. Esses recursos incluem:

• Slots
• Tópicos
• Tapers

Vantagens da Usinagem CNC

Muitos fabricantes preferem processos de usinagem porque criam peças ou componentes a partir de uma única peça. A usinagem CNC tem várias vantagens adicionais. Esses incluem:

• Aumento da produtividade. Instalações com usinagem CNC podem produzir peças 24 horas por dia, 7 dias por semana. As máquinas podem funcionar continuamente com pouca ou nenhuma intervenção humana. As máquinas também exigem menos espaço do que estações de trabalho ou configurações de usinagem manual, portanto, uma instalação com uma metragem quadrada definida pode ter mais máquinas funcionando simultaneamente.
• Alto grau de precisão. A usinagem CNC usa operações de programação altamente detalhadas. As máquinas seguem estas instruções sem permitir qualquer variação indesejada ou erro humano. As peças serão de alta qualidade, precisas e idênticas. A usinagem CNC também pode produzir peças com designs complexos e intrincados.
• Conclusão do projeto mais rápida. Todo processo de usinagem CNC começa com um projeto CAD, então o processo de prototipagem será muito mais rápido. O software detecta ou evita muitas possíveis falhas de projeto ou riscos potenciais com diferentes materiais. Quando os processos de prototipagem e teste são reduzidos, os produtos podem passar do design à produção mais rapidamente. As instruções de usinagem CNC também podem ser modificadas ou substituídas rapidamente, portanto, há pouco atraso entre as alterações nas execuções de produção.
• Relação custo-benefício. Projetos de arquivos CAD e riscos reduzidos de erros de fabricação reduzem o custo unitário de produção. A usinagem CNC também requer menos trabalho humano, o que reduz ainda mais o preço de fabricação dos produtos.

Usinagem CNC da Pro-Type Manufacturing

Para clientes que buscam uma solução de fabricação completa, a Pro-Type Industries, Incorporated oferece um nível de valor e flexibilidade de processo inigualável no setor. Operamos uma instalação de última geração que está equipada com alguns dos mais avançados sistemas de usinagem CNC disponíveis.

São sistemas de alto torque e alta RPM que proporcionam precisão e produtividade em um único pacote. Um exemplo é a nossa fresadora horizontal de 4 eixos Toyoda CNC de 550 mm. Este sistema de última geração apresenta velocidades de eixo de até 15.000 RPM fornecidas por meio de um motor de 30 HP. Com um cubo de trabalho de 30” e posicionamento de 2400” por minuto, ele pode passar por materiais como alumínio, aço e plásticos em altas velocidades com máxima precisão. Também nos permite trabalhar com materiais difíceis de usinar, como Inconel, Invar, Monel e várias superligas.

No entanto, este é apenas um dos nossos muitos sistemas de usinagem de precisão. Também operamos quatro fresadoras verticais CNC que podem acomodar peças de até 64” por 32” por 25”, duas fresadoras horizontais equipadas com vários paletes e um torno CNC de alto rendimento com alimentação automática de barra, subfuso e ferramentas vivas. Nas mãos de nossa equipe de maquinistas experientes, essas usinagens de alta precisão podem fornecer tolerâncias dentro de ± 0,0005”. Todas essas capacidades e recursos são ampliados pela fabricação interna de todas as ferramentas e acessórios, dando-nos um controle ainda maior sobre a produtividade.

Ao longo de nossos quase 50 anos como fabricante, aprendemos que poucos requisitos de projeto consistem apenas em usinagem. Para agregar ainda mais valor às nossas ofertas de serviços, também fornecemos serviços de valor agregado, como:

• Soldagem
• Gravação
• Cromating
• Passivação
• Montagem completa
• Relatórios dimensionais abrangentes
• Rastreabilidade do material

Todo o nosso trabalho é respaldado por um robusto sistema de gestão de qualidade ISO 9001 e cultura que se estende a todas as partes de nossa organização.

De um único protótipo a pedidos de cobertores de alto volume que duram muitos meses ou mais, a chave do nosso sucesso é nossa capacidade de fornecer o mesmo nível de valor e qualidade, independentemente do tamanho da execução ou da complexidade do projeto. Para saber mais sobre todos os nossos recursos de fabricação ou solicitar uma cotação, entre em contato conosco diretamente.