O que é fresamento CNC:uma visão abrangente do processo de fresamento

A fresagem CNC é um processo essencial quando se trata da produção de componentes complexos. Como um dos recursos sob o amplo guarda-chuva da usinagem CNC de precisão, esse processo ajuda a criar peças precisas para muitas indústrias. Com sua ampla gama de aplicações, esta tecnologia continua a crescer e evoluir rapidamente.

Assim, vamos dar uma olhada detalhada no processo de fresagem, examinando as várias operações envolvidas e suas aplicações. Isso ajudará você a entender as várias facetas do processo e como obter o melhor dele. Sem mais delongas, vamos ao que interessa.

Definição:O que é Fresamento CNC?

A fresagem CNC é um processo controlado por computador que envolve a remoção de partes de uma peça de trabalho com uma ferramenta de corte. Sua configuração básica inclui uma mesa de máquina e ferramenta(s) de corte anexada(s) ao fuso. A peça de trabalho é colocada na mesa de trabalho da máquina enquanto a(s) ferramenta(s) de corte giram para moldar a peça de trabalho.

A rotação da ferramenta de corte dependerá do tipo de fresadora CNC e seu nível de sofisticação. A maioria das peças fresadas CNC pode atingir altas tolerâncias entre +/-0,001 polegadas a +/-0,005 polegadas. Algumas máquinas podem até atingir tolerâncias de até +/-0,0005 polegadas.

Como tal, este processo é altamente versátil e pode trabalhar com uma extensa gama de materiais, incluindo metais, plásticos, madeira e vidro. Também pode ajudar a criar uma ampla variedade de produtos personalizados para atender a requisitos exclusivos.

Analisando o processo de fresamento:como funciona o fresamento CNC?

É vital fornecer uma visão geral completa do processo de fresagem. Isso ajudará você a ter uma visão completa de como ele funciona. Geralmente, a operação de fresamento CNC ocorre em três fases:

1. Projetando os arquivos CAD 

A primeira fase envolve a criação de uma representação virtual do produto pretendido usando o software CAD. Você pode usar diferentes programas CAD-CAM para desenvolver o código G necessário para usinagem. É essencial traduzir o desenho CAD para uma linguagem de programação CNC porque é isso que a máquina vai entender.

Você pode verificar e alterar o código para atender às capacidades da máquina. O software também permite que os engenheiros de manufatura simulem todo o processo de fresagem. Como resultado, eles podem verificar erros de projeto e evitar a criação de modelos complexos que são muito difíceis de usinar.

O operador também exige um desenho técnico de engenharia que contenha informações como:

• Dimensões e recursos críticos de uma peça
• Tolerâncias
• Linhas de construção
• Indicação de tópicos
• Preferências de finalização

2. Configurando a Fresadora

Embora as fresadoras CNC cortem automaticamente as peças, alguns aspectos do processo requerem um operador de máquina. Por exemplo, um operador tem que fixar a peça de trabalho na mesa de trabalho e atacar as ferramentas de corte para o fuso.

As fresadoras modernas têm recursos de ferramentas vivas. Portanto, eles têm a capacidade de trocar as ferramentas durante o processo de fresamento. Isso reduz o número de paradas que ocorrerão durante a operação. No entanto, ainda há a necessidade de configuração inicial e verificações do programa antes de iniciar o processo.

3. Produzindo os Componentes

Como mencionado anteriormente, o fresamento CNC usa uma(s) ferramenta(s) rotativa(s) que cortam os cavacos quando entram em contato com a peça de trabalho. A rotação contínua da ferramenta dá a forma desejada. O processo pode compreender diferentes operações dependendo do tipo de matéria-prima e da forma desejada do produto final.

As primeiras operações usam ferramentas maiores para esculpir materiais e obter uma forma aproximada. Então, uma troca de ferramenta ajudará a criar peças usinadas mais precisas. A fresagem CNC de precisão é alcançada nas últimas etapas, envolvendo níveis inigualáveis ​​de rugosidade superficial e tolerâncias de engenharia.

Várias operações de fresamento CNC

Um centro de fresamento CNC pode produzir vários recursos complexos com alta precisão. Esses recursos incluem roscas, chanfros, ranhuras, etc. No entanto, a criação desses recursos requer várias operações de fresamento, como:

Fresagem Simples

Também é conhecida como fresagem de superfície, esta operação utiliza uma fresadora horizontal. Assim, a ferramenta de corte possui um eixo de rotação paralelo à mesa de trabalho. O fresamento simples usa diferentes fresas de diferentes formas e orientações com base no resultado desejado. Uma combinação de uma fresa larga (com avanço rápido) e dentes de corte mais finos (com velocidade de corte mais rápida) é uma ótima opção de custo-benefício. Também garante melhores acabamentos de superfície e produtos finais de alta qualidade.

Fresagem de face

Este tipo de fresamento utiliza ferramentas de corte com dentes nas laterais e na extremidade. Os dentes laterais fazem o maior trabalho de corte, com outros dentes na ponta ajudando no acabamento da superfície. Fresamento de face geralmente vem após o fresamento de superfície porque pode criar contornos intrincados e deixar um acabamento de alta qualidade.

Fresagem Angular

Esta é uma das melhores operações de fresamento para criar ranhuras, chanfros, ranhuras e outros recursos complexos. As fresas tradicionais de 3 eixos usam fresas diferentes - fresas de cauda de andorinha para ranhuras angulares ou cabeças de corte cônicas para produzir chanfros. O eixo do cortador geralmente é perpendicular ou alinhado com a superfície de corte.

Fresagem de Forma

Esta operação de fresamento usa ferramentas especiais para criar contornos mais complexos. Fresas côncavas e convexas são as mais comuns aqui. Eles ajudam a criar contornos de superfície, bordas arredondadas e reentrâncias arredondadas em apenas um corte.

Outras Operações de Fresamento

Além das operações de fresagem acima mencionadas, as fresadoras CNC podem realizar outros tipos de operações de fresagem especializadas, como:

Fresagem de perfil :aqui, a ferramenta cria um caminho de corte ao longo de uma superfície inclinada ou vertical na barra de estoque. O processo utiliza uma ferramenta de fresamento de perfil que pode ser paralela ou perpendicular à superfície da peça.

Moagem de grupo :Esta é uma subcategoria de fresamento de formas que usa várias fresas para criar padrões simultaneamente. Os cortadores geralmente têm formas, tamanhos ou larguras variados. Eles podem realizar operações semelhantes ou diferentes para criar recursos mais complexos ou peças intrincadas em períodos mais curtos.

Fresagem straddle :Esta operação de fresamento permite que uma máquina-ferramenta trabalhe em duas ou mais peças paralelas com um único corte. Duas fresas são dispostas em cada lado da peça de trabalho para fresar ambos os lados no mesmo eixo da máquina.

Prós e contras da fresagem CNC na fabricação de peças

O processo de fresagem CNC é essencial para diversos processos industriais devido às suas vantagens. No entanto, há desvantagens a serem observadas. Aqui estão alguns dos benefícios e desvantagens desta técnica de fabricação.

Prós da Fresagem CNC

Precisão e Precisão

A natureza das operações de fresamento CNC deixa espaço mínimo para erros, garantindo assim maior exatidão e precisão. Essa técnica pode produzir peças que atendem às especificações técnicas exatas e aos requisitos de tolerância.

A maioria das peças fresadas CNC pode atingir altas tolerâncias entre +/- 0,001 polegadas a +/- 0,005 polegadas, enquanto algumas podem chegar a +/- 0,0005 polegadas. A automação do processo também limita os erros humanos. Mesmo se você precisar de tratamento de superfície, o microfresamento permite a remoção de alguma espessura para evitar afetar a dimensão da peça.

Eficiência e Repetibilidade

Os centros de fresagem CNC oferecem alto rendimento de produção devido à automação envolvida. Fresadoras avançadas podem produzir peças mais rapidamente com qualidade e acabamento mais consistentes.

Ampla compatibilidade de materiais

Este processo é adequado para uma ampla gama de materiais, incluindo metais, plásticos, vidro e madeira. Isso aumenta ainda mais sua versatilidade e o torna perfeito para várias aplicações.

Menos trabalho intensivo

A automação e o alto rendimento das fresadoras CNC reduzem significativamente a mão de obra utilizada no processo. Essas máquinas também permitem o ferramental dinâmico, garantindo trocas de ferramentas sem interromper a operação. Muito poucos operadores seriam necessários para o processo.

Econômico

As fresadoras CNC produzem com eficiência produtos complexos com mais rapidez e precisão. Isso reduz o tempo gasto na fase de produção. Além disso, os menores requisitos de mão de obra reduzem ainda mais os custos do processo.

Desvantagens da Fresagem CNC

Alto custo da máquina

O custo de investimento inicial para fresadoras CNC é superior ao dos equipamentos manuais tradicionais. Isso pode aumentar os custos gerais de fabricação.

Requer treinamento intensivo de operadores

Não é qualquer um que pode operar fresadoras CNC. De designers a programadores e operadores de máquinas, há necessidade de treinamento adequado para obter o melhor do processo.

Alto Nível de Manutenção

As fresadoras devem ser constantemente mantidas para garantir que funcionem corretamente e aumentem a vida útil da ferramenta. Isso aumenta o tempo de inatividade do uso das fresadoras.

Materiais comuns para operações de fresamento CNC

A fresagem CNC funciona em uma ampla variedade de materiais. Sua escolha de material dependerá dos requisitos e especificações de suas aplicações. Os materiais mais comuns incluem:

Materiais Metálicos para Fresamento

• Ligas de alumínio
• Aço inoxidável
• Aço macio
• Aço ferramenta
• Latão
• Ligas de cobre
• Ligas de titânio

Materiais Plásticos para Fresamento

• POM
• ABS
• Nilon
• Policarbonato
• PEEK
• PTFE (Teflon)
• Polietileno
• PMMA (acrílico)
• HDPE
• PVC
• Polipropileno

Quatro Classificações de Fresadoras

Várias fresadoras estão disponíveis no mercado atual, com várias formas de classificá-las. Embora o básico permaneça o mesmo, algumas modificações tornam cada moinho único.

As categorias de fresadoras disponíveis são:

1. Fresadoras tipo leito

Seu design inclui uma cama de máquina longa padrão que permite a fixação de várias peças de trabalho. Isso diminui os tempos ociosos e aumenta a eficiência. A mesa de trabalho é fixada na base da máquina e pode se mover em duas direções. A orientação dessas fresas permite que o cabeçote do fuso se mova axialmente, determinando a profundidade do corte.

Existem fresadoras do tipo leito vertical, horizontal e universal. A mais comum é a fresadora universal CNC, proporcionando mais flexibilidade. O uso de um suporte de duas máquinas para esses moinhos ajudará a aumentar a produtividade. Ele permite que o operador monte uma peça grande ou várias peças na mesa de trabalho para processamento simultâneo.

2. Fresadoras tipo joelho

Essas máquinas ajudam a produzir componentes de pequeno e médio porte. No entanto, eles fornecem menos estabilidade do que as máquinas do tipo cama. Os moinhos de joelho tradicionais são ótimas opções para criar componentes únicos para tarefas preparatórias, trabalhos de manutenção, etc.

Os fabricantes geralmente os usam para preparar peças de trabalho para refinamento adicional em estações CNC. A cabeça de corte se move em apenas uma direção, limitando a possibilidade de acidentes. No entanto, as fresadoras do tipo joelho exigem troca manual de ferramentas após cada operação. Isso torna o processo relativamente lento.

3. Fresadoras tipo carneiro

Esses moinhos têm suas cabeças de corte montadas em um aríete que desliza para frente e para trás. Como resultado, a ferramenta pode mover-se facilmente em dois eixos – X e Y. Existem opções verticais e horizontais disponíveis, e muitas vezes permitem a rotação da cabeça de corte.

4. Fresadoras do tipo plaina

Essas fresadoras são bastante semelhantes às fresadoras do tipo leito. Eles usam mesas de trabalho maiores e seus fusos podem se mover em três direções. No entanto, as fresas do tipo plaina podem acomodar mais ferramentas ao mesmo tempo. Eles podem levar até quatro ferramentas ao mesmo tempo. Isso aumenta sua flexibilidade e eficiência e reduz a necessidade de troca de ferramentas durante o processo de fresamento.

Diferentes tipos de fresadoras CNC

Existem três tipos principais de fresadoras CNC usadas por empresas de manufatura. Eles são:

Fresadoras verticais

Essas ferramentas possuem eixos verticais, tornando-as mais adequadas para fresamento de topo. As máquinas têm suas cabeças de corte na extremidade do aríete enquanto seus fusos são fixados na extremidade. As modernas fresadoras verticais podem girar peças para melhor acesso e operações mais rápidas. Eles também permitem a automação de movimentos para maior precisão e repetibilidade.

As fresadoras verticais são consideravelmente mais baratas do que suas contrapartes horizontais. Eles também são menores, exigindo menos espaço nas oficinas de máquinas CNC.

Máquinas de Fresagem Horizontais

Ao contrário dos moinhos verticais, essas máquinas têm eixos na horizontal. As ferramentas de corte presas ao mandril e as ferramentas podem ser facilmente substituídas removendo os espaçadores e os suportes do mandril. As fresadoras horizontais podem ter vários fusos com muitas ferramentas para um processamento mais rápido. Além disso, a mesa e as ferramentas podem se mover em diferentes direções.

Esses tipos de fresadoras CNC podem produzir peças mais complexas com menos operações. Eles são muito mais rápidos e oferecem melhor acabamento superficial.

Máquinas Fresadoras Multi-eixos

Essas máquinas podem se mover ao longo de diferentes eixos e fresar em diferentes ângulos. As fresadoras multi-eixos podem ser:

Fresadeiras de 3 eixos

Fresas verticais de 3 eixos permitem que a mesa se mova nas direções X e Y. Com essas máquinas, as peças de trabalho podem ser posicionadas em relação à ferramenta de corte. O operador pode então adicionar o eixo Z abaixando a ferramenta de corte. As ferramentas CNC garantem movimentos simultâneos dos três eixos, oferecendo a flexibilidade necessária para suas necessidades.

Fresadeiras de 4 eixos

Essas usinas possuem todos os três eixos, conforme mencionado acima. Mas um outro eixo entra aqui – o eixo A. A adição de outro eixo permite que a mesa gire em torno do eixo X. Isso oferece espaço para fresamento de faceamento sem reposicionar a peça de trabalho.

Fresinas de 5 eixos

Tudo verdade para fresadoras de 4 eixos se aplica aqui, mas com a adição do eixo B. Essa adição ajuda a mesa a girar em torno do eixo Y. As fresadoras CNC de 5 eixos são mais caras que as opções discutidas acima, mas permitem a produção de peças complexas em uma única operação. Eles não requerem configurações extras e são compatíveis com ferramentas ao vivo.

Fresadeiras de 6 eixos

As fresadoras de 6 eixos ainda não são padrão devido ao seu alto custo. Possuem mesas de trabalho fixas com total liberdade de movimento para o cabeçote de corte. Ou seja, a cabeça pode se mover dentro e ao redor dos eixos X, Y e Z.

Componentes de uma fresadora CNC

Aqui, analisaremos os componentes que compõem as fresadoras CNC. Embora as novas usinas sejam um pouco complexas, vamos nos ater aos centros de moagem tradicionais para dar uma visão geral adequada. Os componentes essenciais das fresadoras são:

1. Quadro

Esta estrutura principal suporta a máquina e lhe confere rigidez e estabilidade. Tem uma base e coluna(s) destacável(is). O cabeçote da máquina é uma parte essencial da estrutura para a montagem do fuso principal, evitando vibrações ou trepidações durante as operações da máquina. Isso evita erros de usinagem e prolonga a vida útil da ferramenta de corte.

2. Painel de controle CNC

Você pode se referir a isso como o “sistema nervoso” dos centros de moagem. Ele consiste em vários componentes eletrônicos necessários para controlar as diferentes ações de corte usando funções de programação. Os principais componentes do painel de controle são o monitor CNC e os botões de programação. A maioria das fresadoras CNC corta painéis de controle facilmente acessíveis para facilitar a usinagem.

3. Eixos

As fresadoras CNC têm eixos X, Y e Z. Dependendo das configurações, eles também vêm com eixos rotacionais adicionais (A, B e C). Eles são frequentemente programados com o código G no controlador CNC.

4. Coluna

Este componente da máquina oferece estrutura e suporte aos demais componentes do moinho. Vem com uma base afixada e pode incluir componentes internos que auxiliam na operação de fresagem CNC. Tais recursos internos incluem reservatórios de refrigerante e óleo.

5. Mesa de trabalho

Este componente é a base sólida que permite a fixação da peça de trabalho. Em outras palavras, ele mantém a barra de estoque, o torno ou o acessório no lugar. Dependendo da fresadora utilizada, o componente pode ser ajustado verticalmente, horizontalmente ou em ambas as direções. A maioria das mesas de trabalho usa ranhuras em T para garantir uma fixação fácil da peça de trabalho.

6. Eixo

O fuso compreende uma seção cônica para posicionar os porta-ferramentas. Possui também um conjunto giratório e um eixo para fixação da ferramenta de corte. Dependendo do tipo de fresadora, o fuso pode ser posicionado na horizontal ou na vertical.

7. Árvore

Este é o componente do eixo colocado nos fusos das fresadoras horizontais. Permitem a montagem de várias máquinas-ferramentas. Mandris estão disponíveis em diferentes comprimentos e diâmetros com base nas especificações exigidas.

8. Ram

Você normalmente encontraria este componente de máquina em fresadoras verticais. Geralmente é anexado à coluna que suporta o fuso. Os operadores podem ajustar o aríete para assumir diferentes posições durante o processo de fresagem.

9. Máquina-ferramenta

Este é o componente que realiza a remoção do material. Existem várias ferramentas disponíveis para fresamento, dependendo das especificações de fresamento. Eles variam com base no arranjo, número, espaçamento dos dentes, diâmetro, comprimento e geometria.

Quanto custa uma fresadora?

O custo de uma fresadora é um dos fatores que afetam o custo da usinagem CNC. No entanto, esse custo varia de acordo com a sofisticação da máquina. Por exemplo, fresadoras verticais de 3 eixos de nível básico ou de ferramentaria custam entre US$ 50 mil e US$ 80 mil. Em contraste, as fresadoras de 5 eixos de nível básico custam entre US$ 100 mil e US$ 400 mil.

Da mesma forma, as fresadoras verticais de 3 eixos de nível de produção custam entre US$ 150 mil a US$ 300 mil, enquanto a fresadora de 5 eixos de nível de produção custa mais de US$ 500 mil. Estas são avaliações aproximadas que dependerão de fatores como:

• Peso e tamanho da máquina (medido no deslocamento X/Y/Z)
• Configuração da máquina (3, 4, 5 ou 6 eixos)
• Velocidade da máquina
• Poder
• Outras opções disponíveis, por exemplo, pressão do líquido refrigerante, transportador de cavacos, trocador automático de ferramentas, carregador de peças robótico etc.

Quais indústrias usam fresamento CNC para suas aplicações?

Diversas indústrias desfrutam das vantagens e múltiplas aplicações da fresagem CNC. Aqui estão algumas de suas aplicações industriais:

Indústria Aeroespacial

O processo de fresagem também é adequado para a fabricação de peças aeroespaciais com materiais como alumínio e titânio. Esses materiais são duráveis ​​e leves, e garantem a usinagem precisa dos componentes desejados.

Indústria automotiva

Os produtos feitos para a indústria automotiva devem ser eficientes e precisos. Assim, a fresagem CNC é adequada para a produção de painéis internos, eixos motrizes, cabeçotes, caixas de engrenagens, peças de escapamento, componentes de suspensão, etc.

Indústria médica 

As ferramentas médicas e cirúrgicas geralmente têm designs exclusivos que exigem precisão ideal. Isso torna a fresagem CNC um dos melhores métodos para criar tais componentes. Desta forma, os projetos são mantidos com maior eficiência e produtividade.

Produtos de consumo

A operação de fresamento CNC também ajuda a produzir componentes de uso geral. Esses itens incluem porcas e parafusos, engrenagens e eixos, flanges, etc. O processo é adequado para produção em pequena e grande escala.

Conclusão

A fresagem CNC é adequada para diversas aplicações de alta qualidade, independentemente da complexidade. Esse processo de fabricação econômico também economiza muito tempo, garantindo eficiência operacional e produtos mais rápidos para o mercado.

Descrevemos os fundamentos da fresagem CNC, as várias operações envolvidas, aplicações e os fatores que afetam seu custo. Entre em contato com a WayKen hoje mesmo se não tiver certeza se esse processo é a solução ideal para sua aplicação. Estamos sempre prontos para ajudar.

Perguntas frequentes

Qual ​​é a diferença entre fresamento CNC e torneamento?

Sua diferença está no modo de operação. O fresamento CNC envolve manter a peça de trabalho no lugar enquanto a ferramenta de corte gira para moldar a peça. Por outro lado, a definição de torneamento CNC utiliza uma ferramenta de corte estacionária e uma peça rotativa.

Quais produtos você pode fazer com fresadoras CNC?

As fresadoras podem criar qualquer produto desde que ele possa ser projetado. Você pode obter peças regulares e personalizadas, independentemente da complexidade de suas geometrias.

Qual ​​é o custo da fresagem CNC?

Vários fatores afetam o custo da fresagem CNC, incluindo matéria-prima, projeto da peça, tipo de fresadora, volume de produção e pós-processamento. Cada elemento desempenha um papel único na determinação do custo do seu projeto de fresagem CNC.