O que é Usinagem CNC:Processos, Operações e Benefícios

A fabricação moderna de produtos requer processos e técnicas que garantam precisão e exatidão devido à crescente complexidade do projeto do produto. Consequentemente, há uma corrida para o desenvolvimento e inovação nas técnicas de fabricação, especialmente a introdução da automação.

Devido à automação, a usinagem CNC é um processo de fabricação comum conhecido por sua precisão, exatidão e capacidade para projetos de produtos complexos. Este artigo discutirá os fundamentos da usinagem CNC, seu processo, aplicação e benefícios.

O que significa controle numérico computadorizado (CNC)?

O controle numérico computadorizado (CNC) envolve o controle de uma máquina-ferramenta usando um microcomputador conectado à ferramenta. O microcomputador pode fazer isso respondendo a uma linguagem de programação chamada código G e código M, que contém instruções sobre parâmetros de usinagem, como taxa de avanço, velocidade do fuso, ferramenta de corte e fluxo de refrigeração.

O microcomputador então retransmite as instruções para a máquina-ferramenta. Portanto, a usinagem CNC não requer operação manual, tornando-a adequada para a criação de peças sem erros, independentemente da complexidade do projeto do produto.

O que é Usinagem CNC?

A usinagem CNC é um processo de fabricação subtrativo que envolve a remoção de parte de uma peça de trabalho usando instruções de um modelo CAD para fazer um produto. A máquina CNC remove partes da peça por meio de operações de usinagem como torneamento, furação ou fresamento, de acordo com códigos (código g e código m) obtidos do modelo CAD e contendo instruções sobre os parâmetros de usinagem.

O processo de usinagem CNC é compatível com muitos metais, plásticos, madeira e materiais compostos. Juntamente com os processos de fabricação aditiva e formativa, como impressão 3D e moldagem por injeção, ela forma um processo básico para fabricação de peças. No entanto, a usinagem CNC apresenta algumas vantagens em relação a esses métodos, como alta tolerância. Continuemos lendo.

4 etapas principais para o processo de usinagem CNC

Existem quatro etapas básicas para a usinagem CNC, independentemente do seu processo de usinagem CNC. Abaixo está um procedimento passo a passo sobre como eles geralmente funcionam:

Etapa 1:preparar um modelo CAD

Isso envolve a criação de um projeto de modelo 2D ou 3D do produto. Há muitos softwares adequados para o processo, sendo os mais populares o AutoCAD e o SolidWorks. Além disso, é possível converter projetos 2D em projetos 3D, dependendo do requisito do produto.

Embora alguns projetos de produtos possam ser simples, a preparação de alguns modelos CAD pode exigir conhecimentos avançados, especialmente projetos de produtos complexos.

O modelo CAD deve ser projetado adequadamente e mostrar sem esforço ao operador recursos críticos, como tolerância, linhas de construção, roscas e outros parâmetros para uma operação de usinagem eficaz.

Etapa 2:conversão para formato compatível com CNC

As máquinas CNC não entenderão o modelo CAD. Portanto, você deve transformar o modelo CAD em um formato compatível com CNC para que a máquina possa interpretá-lo. Para esta etapa, você pode usar o software CAM, como AutoCAD, Fusion 360 ou outros serviços de software online.

Este software pode converter para um formato compatível com CNC e instruirá a máquina CNC sobre os parâmetros. Como movimento rotacional e linear, sequência de corte, percurso, peça, velocidade da máquina, etc., associados à operação de usinagem.

Etapa 3:execução da configuração

Isso envolve a escolha do tipo certo de máquina CNC e a configuração de certas operações antes do início da operação de usinagem. A seleção da máquina certa depende da peça de trabalho, da complexidade do projeto do produto e do custo. Depois, a peça de trabalho é montada na máquina.

Etapa 4:Usinar a peça

O operador anexará as ferramentas de corte necessárias e dará início ao processo. O processo é automatizado e será executado até que seja considerado concluído pelo programa de computador. Durante e após o processo de usinagem, os maquinistas farão vários níveis de inspeção para que ocorra a garantia de qualidade.

O importante papel dos maquinistas na usinagem CNC

Embora o processo de usinagem CNC seja automatizado, existem maquinistas CNC para atender a falhas antecipadas e imprevistas. Abaixo estão os papéis importantes dos maquinistas CNC:

• Encontre as especificações do produto.
• Leia plantas, esboços e arquivos CAD/CAM.
• Crie modelos CAE.
• Alinhe e ajuste as ferramentas de corte e outros materiais da máquina.
• Instale, use e desmonte máquinas-ferramentas CNC.
• Observe a velocidade da máquina.
• Inspecione e teste os produtos acabados quanto a falhas.
• Certifique-se de que uma peça esteja alinhada ao modelo CAD.

Tipos de máquinas CNC

Cada processo de usinagem CNC tem sua máquina. Por exemplo, as máquinas para fresamento CNC são chamadas de fresadoras CNC, e aquelas para torneamento CNC são chamadas de tornos CNC. No entanto, o tipo de máquinas CNC é mais do eixo no qual elas podem se mover e girar. Aqui estão os mais comuns usados ​​na fabricação de peças:

Máquinas CNC de 2 eixos

As máquinas CNC de 2 eixos podem usinar uma peça apenas nos eixos x e z, ou seja, na vertical e na horizontal. Portanto, eles são a máquina CNC mais simples usada na fabricação de peças.

Máquina CNC de 3 eixos

As máquinas CNC de 3 eixos dão um passo à frente da máquina CNC de 2 eixos, pois podem se mover nos eixos x, y e z. São as máquinas mais comuns usadas na usinagem CNC. No entanto, pode haver uma limitação na capacidade de usinar peças com projetos complexos. Isto é devido à sua falta de rotação.

Máquinas CNC de 4 eixos

A máquina CNC de 4 eixos possui um fuso que pode se deslocar ao longo dos três eixos. Em termos simples, a máquina pode subir e descer, de um lado para o outro, para frente e para trás, e girar ao longo dos eixos X e A. Tudo isso acontece sem que a peça de trabalho se mova. São as máquinas CNC mais comuns usadas na usinagem de peças complexas devido à sua velocidade, precisão e exatidão.

Máquinas CNC de 5 eixos

Uma máquina CNC de 5 eixos possui um fuso e uma ferramenta de corte que podem se mover de maneira semelhante à máquina de 4 eixos. No entanto, ao contrário da máquina de 4 eixos, eles podem girar ao longo de dois dos três eixos. Eles são considerados a máquina CNC multieixo mais completa devido à sua capacidade de aproximar a peça de trabalho de todas as direções sem reposicionamento manual durante a usinagem. A usinagem CNC de 5 eixos permite operações perfeitas de peças complexas e de precisão

3 Softwares Comuns de Suporte para Usinagem CNC

Dependendo do requisito do processo de usinagem CNC, cada usinagem usa um ou mais dos softwares listados abaixo:

1. Software CAD

O software CAD permite que o operador produza modelos 2D e 3D de componentes físicos usados ​​no projeto e fabricação de produtos. Além disso, eles funcionam no fornecimento de dados de projeto para os fabricantes. Exemplos incluem AutoCAD (2D e 3D), Inventor (3D), Blender e SketchUp.

2. Software CAM

O software CAM é adequado para criar códigos G a partir de modelos CAD para esses controles de máquinas CNC. Consequentemente, uma máquina CNC tem automação. Os principais exemplos incluem Fusion 360, SolidWorks e AutoCAD.

3. Software CAE

O software CAE permite que os designers de produtos imitem o desempenho de um produto pretendido. Consequentemente, eles podem aprimorar os projetos de produtos e ajudar os engenheiros a resolver problemas relacionados à engenharia. Exemplos incluem análise de elementos finitos, dinâmica multicorpos e dinâmica de fluidos computacional.

Diferentes tipos de operações de usinagem CNC

A usinagem CNC compreende várias técnicas que envolvem a remoção subtrativa de parte de uma peça de trabalho para fazer o produto pretendido. No entanto, o estilo de remoção depende do processo. As operações comuns de usinagem CNC usadas na fabricação de peças incluem:

Perfuração CNC

A perfuração CNC envolve o uso de uma ferramenta de corte rotativa para criar furos cilíndricos em uma peça estacionária. É uma importante operação de usinagem CNC usada na fabricação de produtos que precisam de montagem de peças.

Fresagem CNC

O fresamento CNC é a operação de usinagem mais comum que envolve o uso de uma ferramenta de corte que pode girar e se mover ao longo dos eixos para remover material de uma peça de trabalho. A facilidade de corte depende da sofisticação da máquina CNC.

Torneamento CNC

O torneamento CNC é uma operação de usinagem que envolve a rotação de um produto enquanto o alimenta para uma ferramenta de corte produzida para fazer a peça usinada.

Outras Operações de Usinagem

• Moagem
• Abordagem
• Lapidação
• Serra
• Aprimoramento

Materiais compatíveis com usinagem CNC

–Metais :cobre, ligas de aço inoxidável, titânio, latão, ligas de alumínio, aço, magnésio, etc.

–Plásticos :acetal, PEEK, policarbonato, nylon, acrílico, PVC, polipropileno, etc.

–Composto :epóxi, fenólicos, fibra de vidro e fibra de carbono.

–Madeira :madeira dura e compensado.

–Espuma: espuma rígida e escultura.

A usinagem CNC é compatível com muitos materiais. No entanto, antes de escolher um material CNC, considere o seguinte:

• Dureza
• Propriedades mecânicas
• Funções da peça
• Tolerância dimensional
• Temperatura de operação
• Custo

Quais são os benefícios da usinagem CNC?

A usinagem CNC tem ampla aplicação na fabricação de peças industriais devido a diversas vantagens. Abaixo estão alguns benefícios do processo sobre outras operações de fabricação.

Precisão e Precisão

A usinagem CNC é precisa, permitindo que os fabricantes de produtos façam peças de acordo com o projeto pretendido. Além disso, possui alta precisão e tolerância; portanto, você pode fabricar diferentes lotes de um produto sem perder a precisão. Além disso, ser um processo automatizado reduz os erros durante a usinagem.

Rápido e eficiente

Você pode obter uma peça usinada CNC em poucos dias. Portanto, é a eficiência da produção. No entanto, a velocidade e a eficiência dependem do tipo de máquina CNC e da complexidade do produto.

Relação custo-benefício

A usinagem CNC tem um alto custo de investimento inicial. No entanto, tem um custo operacional menor. Além disso, a alta taxa de produção, pouco ou nenhum erro humano e o baixo custo de produção aumentam sua relação custo-benefício. Além disso, para a maioria das operações de usinagem, é necessário menos treinamento e o treinamento está mais disponível online.

Melhores recursos

A maioria das máquinas CNC pode transportar muitas ferramentas para diferentes propósitos. Além disso, eles têm um software sofisticado que permite trabalhar em diferentes produtos e peças complexas. Portanto, eles têm recursos aprimorados e compatibilidade com peças de diferentes tamanhos, formas ou texturas.

Vasta gama de materiais compatíveis

As operações de usinagem são compatíveis com uma grande base de materiais. Exemplos comuns são metal, plástico e compósito.

Processos de Fabricação Alternativos para Usinagem CNC

A usinagem CNC é um processo versátil amplamente aceito na fabricação de peças e produtos. No entanto, às vezes pode não ser o melhor método. Aqui estão vários métodos alternativos que você pode considerar:

Impressão 3D

A impressão 3D é um processo de manufatura aditiva que envolve derreter, depositar e solidificar um material usando instruções de um modelo CAD ou 3D digital. Assim como a usinagem CNC, ela é automatizada. No entanto, ao contrário da usinagem CNC, é mais adequado para um projeto simples.

Moldagem por injeção

A moldagem por injeção é um processo de fabricação de plástico que envolve derreter e injetar material em um molde preparado e deixá-lo solidificar. Ele opera usando o mesmo mecanismo de outros processos de fabricação, como moldagem por sopro, sobremoldagem e moldagem por inserção. É uma parte importante da fabricação em massa de produtos.

Fundição em molde

A fundição sob pressão é semelhante à moldagem por injeção. No entanto, é adequado para metais como o alumínio. Trata-se de derreter o metal e injetá-lo em um molde preparado. O método de injeção pode ser baixo ou alto, dependendo da qualidade do produto.

Uma Breve História da Usinagem CNC

Antes da era eletrônica, os designers criavam peças à mão ou por máquinas operadas manualmente. Os processos de fabricação usados ​​nesta fase são limitados em exatidão, precisão, adequação para produtos complexos e, mais importante, produção em massa de produtos. Como resultado, houve pesquisa e desenvolvimento para a introdução de novos processos de fabricação.

O primeiro vislumbre do controle numérico foi quando John T. Parsons, em colaboração com o MIT, desenvolveu as máquinas de controle numérico na fabricação de peças na Força Aérea dos EUA na década de 1940. Essas máquinas permitem que os fabricantes controlem um conjunto de ferramentas usando instruções de cartões perfurados. No entanto, eles ainda carecem de automação completa. Consequentemente, eles foram usados ​​com os operadores presentes.

Com a invenção de computadores mais rápidos, a máquina CNC passou a usar códigos digitais em vez de cartões perfurados para controlar as máquinas-ferramentas. A usinagem CNC pode produzir peças com mais rapidez e precisão do que o sistema de usinagem anterior.

Conclusão

A usinagem CNC é um conjunto de processos amplamente aceito na fabricação de peças e produtos devido à sua exatidão, precisão e tolerância. Portanto, tornando mais fácil para designers e fabricantes de produtos criarem produtos de complexidade diferente.

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Perguntas frequentes

O que são código M e código G?

Por um lado, os códigos G são um conjunto de códigos que instruem uma máquina CNC sobre como se mover. Por outro lado, o M-code realiza as operações sem corte da máquina.

Quais são os principais desafios na usinagem CNC?

A personalização não é particularmente fácil com usinagem CNC. Os maquinistas devem modificar os arquivos CAD na etapa inicial para fazer pequenos ajustes nos produtos acabados. Além disso, a melhoria tecnológica permite que apenas um operador qualificado escreva os programas.

Em quais indústrias a usinagem CNC é usada?

A usinagem CNC tem aplicações em muitas indústrias de manufatura. As indústrias comuns que adotam o processo de fabricação incluem automotiva, aeroespacial, militar, defesa, marinha e médica.

Quais são as terminologias na usinagem CNC?

As terminologias comuns na usinagem CNC incluem:

-CAD:Software Auxiliado por Computador
-CAM:Manufatura Assistida por Computador
-CAE:Engenharia Assistida por Computador
-DNC:Controle Numérico Distribuído
-Código G:Códigos Geométricos
-Código M:Códigos de Máquina Diversos

Quais são as tendências na indústria de usinagem CNC?

As tendências na indústria de usinagem CNC incluem automação total do procedimento, adição de mais eixos às máquinas CNC e desenvolvimento de mais recursos para facilitar a personalização.