Engenharia de Precisão CNC: Entregando Tolerâncias Apertadas e Acabamento Superior

Publicado em 12 de março de 2019 | Por Candy, Gerente de Projetos da WayKen

A maioria das indústrias CNC modernas depende de peças processadas com as tolerâncias mais apertadas, acabamento espelhado e alta confiabilidade. Tudo isso torna os produtos modernos robustos, eficientes e competitivos. Tudo isso impulsiona o progresso industrial. No entanto, essas peças não se produzem sozinhas. Temos a engenharia de precisão CNC a agradecer por todas as peças de alta qualidade que nos permitem dirigir carros, voar para outros continentes e sentar aqui lendo este texto. Fabricar peças precisas é uma tarefa árdua que envolve várias etapas nas indústrias de fabricação de protótipos.

Desenvolvimento de Design de Peças Precisas

Existe uma luta constante entre designers e engenheiros mecânicos sobre a precisão das peças desenvolvidas. Designers abordam problemas de ponto de vista teórico e gostariam que cada parte da máquina tivesse precisão perfeita, o mais próximo possível de uma geometria ideal. No entanto, se fabricássemos como os designers gostariam, tudo custaria quantia intransponível com pouca eficiência adicional. O mesmo vale para complexidade geométrica.

Portanto, engenheiros de fabricação e designers discutem. Há até uma piada: a peça ideal para o engenheiro de fabricação é um tronco de madeira, enquanto o designer quer criar um avião. O resultado é um produto que ostenta superfícies de alta precisão em vez de peças de alta precisão. Essa luta remove características economicamente ineficientes e reduz o custo do produto mantendo seu desempenho excelente.

Determinação das Principais Tarefas Tecnológicas

Agora que determinamos que peças de alta precisão são na verdade peças com superfícies de alta precisão ou grupos de superfícies, fica evidente que o processo de fabricação pode ser dividido em duas etapas. A primeira etapa envolve fabricar a peça de qualidade regular, deixando material excedente nas superfícies que precisam da máxima precisão.

A segunda etapa lida exclusivamente com alcançar a precisão e requisitos de desempenho exigidos (como dureza do material, resistência à tração, parâmetros adicionais de acabamento superficial). Cada peça apresenta uma tarefa individual com sua própria combinação de propriedades; antes de projetar o processo de fabricação, é vital considerar como essas tarefas podem ser resolvidas. Se a peça tem muitas superfícies precisas com diferentes ITs, a segunda etapa pode ser subdividida em grupos de IT.

Estratégia de Engenharia CNC

Usinagem de precisão CNC é feita principalmente por processamento abrasivo, pois rende o melhor resultado. Existe dureza mínima que o material deve ter para ser retificado eficientemente, então as peças geralmente são tratadas termicamente até certo grau. No entanto, a maioria dessas peças requer têmpera complexa em múltiplas etapas, então a preocupação real é como restaurar as superfícies de base após o tratamento.

Além disso, especialistas em engenharia de precisão CNC da WayKen desenvolveram diferentes estratégias para fabricar diferentes características de peças, como furos profundos e estreitos precisos, planos muito uniformes e lisos, ou grupos de superfícies que requerem posicionamento preciso entre si.

Por exemplo, a última tarefa pode ser alcançada usinando ambas as superfícies em uma única montagem ou fixando a peça por uma superfície enquanto usina a outra.

Como Atender aos Requisitos de Desempenho

Muitas peças de alta qualidade têm requisitos específicos. Por exemplo, engrenagens devem ter superfícies muito duras mantendo o núcleo macio. Isso é feito por têmpera superficial. Outras peças exigem uso de carbono ou nitrogênio junto com tratamento térmico para atingir a dureza requerida. Há peças que precisam ser revestidas, e a camada de revestimento é tão fina que é administrada por íons ou átomos separados. Todos os métodos são complexos, precisam de parâmetros próprios para cada material e cada característica de dureza ou revestimento.

Como resolver? Imagine que você tem um eixo especializado que requer nitrocarbonetação. Nunca fez isso antes e investir nesse método é demorado e inútil, pois pode descobrir que nunca o usará após o lote. Encontrei duas soluções. Terceirize. Pode haver uma oficina de usinagem ou prototipagem por perto que faça essas operações para você. O custo por peça será maior, mas na realidade você economiza em investimentos e contratação de pessoal. A outra opção é conversar com o designer e persuadi-lo a mudar para um material mais caro que não exija tratamento tão complexo. A usinabilidade geral do material pode ser menor, mas é possível que você ainda economize evitando adoção de tecnologia desconhecida.

Medição de Alta Precisão e Controle de Qualidade

Uma das tarefas mais significativas na engenharia de precisão CNC é encontrar maneiras de realmente entender se a peça criada tem a qualidade requerida. Não é tarefa trivial, pois peças de usinagem CNC de alta precisão frequentemente têm tolerância mais apertada que a maioria dos equipamentos de medição. Quais são as recomendações possíveis?

1. Evite usar fixadores o máximo possível. Cada elemento do sistema de medição traz erros adicionais; melhor evitá-los. Medições de alta precisão modernas são realizadas com a peça apoiada em uma placa de pedra muito plana (se possível).
2. Medição óptica é boa opção. A maioria das ferramentas de medição depende de contato físico para medir tolerância ou acabamento. Contato desgasta as peças e perde precisão. Ferramentas ópticas não desgastam e nenhum agente indesejado interfere quando ferramenta e peça tocam.
3. Se não há como determinar a precisão da peça, teste-a. Essa é a única forma de determinar se as qualificações de desempenho são suficientes. Você também pode medir os requisitos indiretamente. Exemplo: eixos de alta rotação, como os usados em ferramentas de retificação e equipamentos de mistura de medicamentos, requerem IT4 ou menor de runout radial, praticamente impossível de medir. Então, são instalados em mancais de folha de ar e testados. Se a temperatura de trabalho do eixo está dentro dos limites, significa que o runout é pequeno o suficiente.

WayKen — Parceiro Confiável em Engenharia de Precisão CNC

Na WayKen, somos dedicados a nos tornar um produtor líder de serviços de usinagem de precisão em indústrias de manufatura rápida, abrangendo prototipagem CNC de precisão, ferramentas de precisão e peças de alumínio de precisão, etc. Possuímos máquinas CNC 5-Eixos avançadas com tecnologia de ponta, permitindo focar esforços na produção de peças de precisão superior para clientes globais, com mais alto nível de qualidade e entrega pontual, independentemente da complexidade.