Usinagem CNC Explicada: O Processo de Precisão por Trás da Manufatura Moderna

Olhe ao seu redor, identificando e nomeando todos os produtos em seu entorno, incluindo telefones, tablets, laptops, relógios de pulso, veículos e mesas. A maioria, senão todos estes itens, são produtos finais de usinagem CNC.

Usinagem CNC é um processo de fabricação que usa instruções computadorizadas (ou um programa de computador) para criar com precisão e exatidão as peças que você precisa.

A natureza computadorizada — aliada à alta precisão, exatidão e uma ampla gama de compatibilidade de materiais — da usinagem CNC a torna um dos processos de fabricação mais procurados hoje. Por exemplo, a gigante tecnológica Apple teve que abandonar a usinagem convencional e confiar na usinagem CNC para fabricar o invólucro externo unibody do MacBook.

Você quer aprender sobre como as máquinas CNC funcionam, o processo de usinagem CNC e os diferentes tipos de máquinas CNC disponíveis hoje? Você está no lugar certo!

O que é CNC e Como Funcionam as Máquinas CNC?

CNC significa Controle Numérico Computadorizado; este é simplesmente um método para automatizar o controle de ferramentas de máquina.

Máquinas de controle numérico computadorizado dependem de instruções de computador e um programa CAM (manufatura auxiliada por computador) para controlar, automatizar e monitorar o movimento das ferramentas de máquina para criar a peça desejada.

Veja desta forma. Uma máquina CNC pega uma peça de material em bruto (por exemplo, um bloco de alumínio) e a transforma em um produto acabado através de processos controlados de remoção de material.

Vamos dividir o processo de usinagem CNC ainda mais.

O Processo de Usinagem CNC Explicado

Podemos dividir o processo de usinagem CNC em cinco etapas distintas:

#1 Crie Seus Designs 2D e 3D

A primeira etapa do processo de usinagem CNC é criar os desenhos 2D e 3D da sua peça usando software de design auxiliado por computador (CAD) ou manufatura auxiliada por computador (CAM) como SolidWorks e Autodesk Inventor. Ao criar seus desenhos 2D e 3D, você deve especificar todas as dimensões importantes, características com tolerâncias e superfícies com requisitos específicos de acabamento superficial.

O objetivo é fazer uma representação precisa da peça (ou produto) que você está procurando criar.

Saiba Mais: Visão Geral do Design CAD para CNC

#2 Salve Seu Design Usando os Melhores Formatos de Arquivo 3D CAD

Dois formatos de arquivo comumente usados e compatíveis com CNC na usinagem CNC são os formatos de arquivo STEP e IGES.

O formato STEP (às vezes chamado de formato STP) é amplamente considerado o melhor formato de arquivo para compartilhar seus modelos 3D. Isso ocorre porque o formato é neutro e não pertence a nenhum fornecedor particular de software 3D CAD. Como resultado, sua equipe de desenvolvimento de produto (ou oficina mecânica) não terá problema em acessar (ou modificar) seus designs independentemente do software 3D CAD que você usou para criá-los.

Em contraste, o formato IGES (pronunciado 'eye-jess') é um formato de arquivo mais antigo que o formato STEP. Está disponível em quase todos os pacotes 3D CAD, significando que seu maquinista não terá problema em acessá-lo para fabricar seus produtos. No entanto, arquivos IGES são geralmente maiores que o arquivo STEP para o mesmo design de produto. Portanto, o formato de arquivo STEP pode ser a opção ideal se você precisar enviar designs grandes para seu fabricante via e-mail.

Outros formatos de arquivo 3D CAD usados na usinagem CNC incluem AP214, STL, DWG e DXF.

#3 O Maquinista Gera uma Trajetória de Ferramenta (Toolpath)

Uma trajetória de ferramenta (toolpath) é uma série de localizações de coordenadas (ou o caminho através do espaço) que uma ferramenta de corte CNC seguirá durante o processo de usinagem para produzir a geometria desejada da peça de trabalho.

Para ajudar a entender melhor "toolpath" na usinagem CNC, vamos considerar a imagem abaixo onde temos um bloco cujas características residem no plano XY. Para criar a peça desejada (um bloco com duas cavidades paralelepípedas), você deve primeiro posicionar sua ferramenta de corte para fazer cortes ao longo do eixo Z antes de mover ao longo do plano XY.

Software CAM tipicamente tem funcionalidades que permitem aos maquinistas definir sua estratégia de usinagem, incluindo o tipo de ferramentas de corte a usar, taxas de avanço e velocidade da ferramenta de corte.

#4 O Maquinista Converte os Parâmetros de Usinagem em Arquivo Compatível com CNC

A etapa final que o maquinista realiza no software CAM é converter a estratégia de usinagem no que é chamado de G-code. Um G-code é uma linguagem de computador que uma máquina CNC pode entender e executar; diz à máquina CNC precisamente quais passos executar para fazer sua peça.

Após gerar o G-code, o maquinista o exporta para a máquina CNC.

Saiba Mais: O que são G-Code e M-Code?

#5 O Maquinista Executa a Operação de Usinagem

Esta é a fase onde o maquinista insere a peça de trabalho na máquina CNC e instala todas as ferramentas de corte necessárias para a operação de usinagem. Uma vez que estas etapas tenham sido concluídas, o maquinista inicia o programa de usinagem para criar peças autonomamente.

Tipos de Máquinas CNC

Máquinas CNC vêm em vários tipos, com cada tipo tendo suas funções e capacidade de usinagem. Quatro das máquinas CNC mais comumente usadas hoje incluem:

• Máquinas de fresamento CNC
• Máquinas de fresamento CNC de 5 eixos
• Máquinas de torneamento CNC
• Máquinas de furação CNC

Máquinas de Fresamento CNC

Máquinas de fresamento CNC (ou fresadoras CNC) criam peças rotacionando uma ferramenta de corte contra uma peça de trabalho estacionária. Esta operação remove material da peça de trabalho para formar a peça desejada. A sequência de movimento da ferramenta de corte é controlada pela tecnologia de controle numérico computadorizado.

Você tipicamente encontrará máquinas de fresamento CNC como máquinas de três eixos — o que significa que elas operam ao longo de três eixos independentes (eixo X, eixo Y e eixo Z) para fabricar peças. No entanto, a tecnologia de fresamento CNC avançou recentemente para máquinas complexas capazes de operar ao longo de vários eixos independentes (por exemplo, a máquina de fresamento CNC de 5 eixos).

Máquina de Fresamento CNC de 5 Eixos

Uma máquina de fresamento CNC de 5 eixos é um tipo de máquina de fresamento que opera ao longo de cinco eixos independentes — que são o eixo X, eixo Y, eixo Z, e eixos rotacionais A e B. Isso permite que você se aproxime de sua peça de trabalho em todas as direções para criar geometrias intrincadas.

A máquina de fresamento CNC de 5 eixos permite que a peça de trabalho e uma ferramenta de corte se movam simultaneamente durante a operação, economizando tempo e permitindo criar cavidades e cortes angulares com precisão e exatidão.

Máquinas de Torneamento CNC

Máquinas de torneamento CNC (ou tornos CNC) são semelhantes às máquinas de fresamento CNC — elas dependem da natureza automatizada da tecnologia CNC para criar cortes e usinar peças. No entanto, ao contrário das máquinas de fresamento CNC, uma máquina de torneamento CNC cria cortes rotacionando a peça de trabalho contra uma ferramenta de corte estacionária.

Uma montagem típica de máquina de torneamento CNC apresenta um mandril segurando a peça de trabalho. O mandril é anexado a um fuso que rotaciona a peça de trabalho contra a ferramenta de corte estacionária. Este modo de operação remove porções de material da peça de trabalho, permitindo criar suas peças desejadas.

Máquinas de torneamento CNC são ideais para usinar formas cilíndricas; elas permitem realizar operações de torneamento, incluindo torneamento cônico, furação, knurling, ranhura e operações de corte.

Máquinas de Furação CNC

Uma máquina de furação CNC utiliza uma ferramenta de corte rotativa para criar cortes em uma peça de trabalho estacionária, como as máquinas de fresamento CNC. No entanto, máquinas de furação CNC são especialmente adequadas para produzir furos para acomodar parafusos ou parafusos de máquina para fins de montagem. Você também as achará úteis para criar letras ou gravações em uma peça de trabalho.

Outros tipos de máquinas CNC incluem cortadores a plasma CNC, máquinas de corte a laser CNC e máquinas de Descarga Elétrica CNC (EDM). Estas máquinas têm funções e capacidades de usinagem semelhantes. No entanto, diferem em seus modos de operação e mecanismo de corte. Para mais informações, dê uma olhada em nosso artigo sobre os diferentes tipos de máquinas CNC.

Escolhendo a Oficina CNC Ideal para Seu Projeto de Fabricação

Agora que você sabe o que é usinagem CNC, como ela opera e a ampla gama de tipos de máquinas CNC, você concordará que a usinagem CNC é verdadeiramente uma das melhores tecnologias de usinagem disponíveis hoje.

No entanto, se você planeja terceirizar a fase de fabricação do seu desenvolvimento de produto, o sucesso do seu projeto depende principalmente da oficina CNC com a qual você trabalha. Oficinas CNC de primeira linha têm tecnologias de fabricação de ponta, maquinistas CNC altamente experientes e especialistas em controle de qualidade que trabalham juntos para fazer seu produto corretamente. Além disso, estas oficinas geralmente atendem aos requisitos de vários padrões regulatórios como ISO 9001, ISO 14001 e ISO 13485.

Oficinas ideais também tipicamente têm uma ferramenta de cotação instantânea disponível online. Por exemplo, a Gensun Precision Machining tem uma ferramenta de cotação que permite fazer upload do seu arquivo 3D CAD (em vários formatos de arquivo) e especificar seus requisitos para obter uma cotação para seu projeto.

Usinagem CNC: Gensun Precision Pode Ajudar

A Gensun Precision Machining é uma fornecedora líder de serviços de usinagem CNC em todo o mundo. Com quase duas décadas de experiência em usinagem CNC, temos reputação de criar peças de metal e plástico de alta qualidade para clientes em várias indústrias.

Além disso, nossa instalação é certificada ISO 9001 para gestão de qualidade, ISO 14001 para gestão ambiental e ISO 13485 certificada para atender a indústria médica. Completamos mais de 100.000 projetos com várias empresas inovadoras atendendo diferentes indústrias.

Conte-nos sobre seu projeto e deixe nossos engenheiros altamente qualificados, operadores de máquina e equipe de controle de qualidade criar peças precisamente às suas especificações.

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Nota: Este artigo foi originalmente publicado em setembro de 2021 e atualizado em junho de 2022