Usinagem Subtrativa Explicada: Técnicas, Aplicações e Benefícios

Mergulhe fundo no mundo de ferramentas de máquina e técnicas modernas de usinagem, e você provavelmente encontrará uma discussão sobre métodos de usinagem subtrativa e aditiva. O que são essas técnicas, como funcionam e como são usadas?

Exploraremos ambas as ideias neste artigo, e então focaremos um pouco mais na usinagem subtrativa.

Métodos modernos de usinagem

Usinagem refere-se aos processos mecânicos usados para criar e finalizar peças. A maior parte da usinagem é feita com várias ferramentas de máquina — estas incluem tornos, fresadoras, tupias e máquinas similares.

Usinagem aditiva e subtrativa são duas maneiras diferentes de atingir o mesmo objetivo. Usinagem aditiva, como o nome implica, combina material para criar uma peça. Um exemplo aproximado deste processo pode ser a cerâmica, onde uma roda (a ferramenta de máquina) é usada para combinar e moldar um material (a argila) em um produto finalizado.

No entanto, a usinagem aditiva sempre foi limitada pelos tipos de material. Argila funciona bem para processos aditivos, mas madeira é impossível. Vários metais podem ser moldados, mas apenas quando quentes, e processos de fundição e moldagem são distintos da usinagem aditiva.

Para grande parte da história humana, isso significava que peças para várias máquinas precisavam ser criadas usando usinagem subtrativa.

Usinagem subtrativa — a abordagem padrão

Vamos usar um exemplo. Digamos que você tenha um disco plano de metal, e precise criar uma engrenagem ou dente. Você poderia tentar prender os dentes da engrenagem na borda do disco, mas isso pode representar um desafio. Você precisaria aquecer e soldar os dentes no disco, e mesmo assim, o acabamento não seria particularmente suave. Para finalizar a engrenagem e garantir que funcionasse corretamente, você teria que voltar e remover qualquer material excedente.

Claro, para economizar tempo, você poderia simplesmente criar uma engrenagem removendo material do disco em primeiro lugar. Cortando ou retificando o material excedente, você pode criar o padrão elevado dos dentes para a engrenagem. E enquanto faz isso, pode usar processos de acabamento para garantir um acabamento suave e uniforme.

Ao remover material, você criou uma peça finalizada — isso é usinagem subtrativa. Historicamente, processos subtrativos têm sido usados com madeira e metal. Pense em um marceneiro torneando um pedaço de carvalho em um torno para criar uma bela perna de cadeira, ou moinhos de metal da era da Revolução Industrial retificando suportes de ferro para novas fábricas.

Usinagem subtrativa é geralmente usada de duas maneiras: para criar uma peça finalizada a partir de uma peça maior e não trabalhada, ou para finalizar uma peça já trabalhada a um estado mais polido.

Esculpir uma perna a partir de um bloco de madeira é um ótimo exemplo do primeiro método. Trocar a ferramenta de corte no torno por uma mais fina e suave seria um ótimo exemplo do segundo. Ambas as instâncias removem material, apenas em quantidades diferentes e para propósitos ligeiramente diferentes.

Usinagem subtrativa na manufatura moderna

As ferramentas de máquina subtrativas de hoje têm pouca semelhança com seus primeiros predecessores. Tornos e fresadoras modernos são extremamente precisos, de alta potência, velocidade variável, e frequentemente equipados com CNC. Com tecnologia de Controle Numérico Computadorizado (CNC), operadores podem usar computadores para planejar, programar e executar operações de corte com tolerâncias incrivelmente estreitas.

Muitos tornos e fresadoras podem se mover em três ou até quatro eixos, permitindo que peças sejam cortadas, rotacionadas, cortadas novamente, viradas e cortadas mais uma vez, quantas vezes forem necessárias. O que costumava exigir múltiplas máquinas ou múltiplas operações na mesma máquina agora pode ser programado e cortado em uma única ferramenta de máquina.

A tecnologia moderna adicionou várias novas ferramentas de máquina subtrativas ao arsenal de um operador. Máquinas de Eletroerosão (EDM) usam corrente elétrica para seccionar lentamente materiais ferrosos. Para peças não ferrosas ou revestidas, cortadores a jato de água usam jatos concentrados para fatiar. Cortadores a laser funcionam em uma variedade de materiais, seccionando peças conforme necessário.

O futuro dos processos subtrativos e aditivos

Embora ferramentas de máquina subtrativas ainda ocupem lugar de destaque na maioria dos pisos de manufatura, há um impulso crescente para integrar processos aditivos modernos também. Ferramentas modernas como impressoras 3D permitem que processos aditivos sejam usados com madeira e ligas metálicas, adicionando uma nova dimensão à usinagem moderna. Ferramentas de máquina subtrativas podem então ser usadas em um papel de acabamento, removendo material excedente ou cortando geometrias não atualmente possíveis com métodos aditivos.

Avançando, operadores poderão usar os dois processos juntos. Pode até ser possível criar um programa de computador que inicie um processo em uma impressora 3D e então o finalize em um torno ou fresadora, combinando perfeitamente as duas abordagens. Enquanto isso, operadores poderão experimentar novos processos aditivos enquanto ainda confiam em tornos, fresadoras e usinagem subtrativa.