O que é Usinagem? – Definição, Processo e Ferramenta

Usinagem é um termo de fabricação que abrange uma ampla gama de tecnologias e técnicas. Pode ser definido aproximadamente como o processo de remoção de material de uma peça de trabalho usando máquinas-ferramentas acionadas por energia para moldá-lo em um projeto pretendido.

A maioria dos componentes e peças de metal requer alguma forma de usinagem durante o processo de fabricação. Outros materiais, como plásticos, borrachas e produtos de papel, também são comumente fabricados por meio de processos de usinagem. Vamos aprender detalhadamente o que é usinagem, seu processo e a ferramenta e tecnologias utilizadas para isso.

O que é usinagem?

A usinagem é um processo de prototipagem e fabricação que cria a forma final desejada, removendo o material indesejado de um pedaço maior de material. Nesses processos, uma peça é construída pela remoção de material, esse processo também é conhecido como manufatura subtrativa, ao contrário da manufatura aditiva, na qual é utilizada uma adição controlada de material.

Exatamente o que a parte “controlada” da definição implica pode variar, mas geralmente implica o uso de máquinas-ferramentas.

A usinagem faz parte da fabricação de muitos produtos metálicos, mas também pode ser usada em outros materiais, como madeira, plástico, cerâmica e material compósito. Uma pessoa que se especializa em usinagem é chamada de maquinista.

Uma sala, prédio ou empresa onde a usinagem é feita é chamada de oficina mecânica. Grande parte da usinagem moderna é realizada por controle numérico computadorizado (CNC), no qual os computadores são usados ​​para controlar o movimento e a operação dos moinhos, tornos e outras máquinas de corte. Isso aumenta a eficiência, pois a máquina CNC funciona sem tripulação, reduzindo os custos de mão-de-obra para as oficinas.

Quais são os diferentes tipos de usinagem?

Os três principais processos de usinagem são classificados como torneamento, furação e fresamento. Outras operações que se enquadram em categorias diversas incluem modelagem, planejamento, perfuração, brochamento e serragem. Eles são:

• Virando– O torneamento ou torneamento envolve a rotação da peça de trabalho em uma máquina, enquanto uma ferramenta de corte de um único gume permanece estacionária. A ferramenta de corte é movida lentamente paralela ao eixo de rotação da peça de trabalho, removendo o material à medida que avança.
• Perfuração – A furação resulta na criação de um furo redondo girando uma ferramenta cilíndrica paralela ao eixo de rotação da peça de trabalho. O furo criado tem o mesmo diâmetro da ferramenta que foi usada.
• Fresagem – Fresamento é o processo de remoção de material, usando cortadores rotativos, de uma peça de trabalho em um movimento de alimentação perpendicular ao eixo de rotação da ferramenta de corte. Esta é uma das formas mais comuns de usinagem usadas hoje.
• Operações diversas são operações que, estritamente falando, podem não ser operações de usinagem, pois podem não ser operações de produção de cavacos, mas essas operações são realizadas em uma máquina-ferramenta típica. O polimento é um exemplo de operação diversa. O polimento não produz cavacos, mas pode ser realizado em um torno, fresadora ou furadeira.

Como funciona a usinagem?

Uma peça inacabada que requer usinagem precisará ter algum material cortado para criar um produto acabado. Um produto acabado seria uma peça de trabalho que atende às especificações estabelecidas para essa peça de trabalho por desenhos de engenharia ou plantas.

Por exemplo, pode ser necessário que uma peça de trabalho tenha um diâmetro externo específico. Um torno é uma máquina-ferramenta que pode ser usada para criar esse diâmetro girando uma peça de metal para que uma ferramenta de corte possa cortar o metal, criando uma superfície lisa e redonda que combina com o diâmetro e o acabamento da superfície necessários.

Uma broca pode ser usada para remover o metal na forma de um furo cilíndrico. Outras ferramentas que podem ser usadas para vários tipos de remoção de metal são fresadoras, serras e retificadoras. Muitas dessas mesmas técnicas são usadas na marcenaria.

As técnicas de usinagem mais recentes e avançadas incluem usinagem CNC de precisão, usinagem por descarga elétrica (EDM), usinagem eletroquímica (ECM), corte a laser ou corte a jato de água para moldar peças de metal.

No desenvolvimento de produtos modernos, a usinagem geralmente é feita usando uma máquina CNC, que significa Controle Numérico Computadorizado. Em essência, a máquina usa software de computador para obter modelos de projeto CAD e mapear caminhos de ferramentas, transformando os projetos em peças usinadas em 3D. O CNC pode criar peças de uma ampla variedade de materiais, em diversos tipos de acabamentos, com tolerâncias criadas até 0,001” de material sólido.

Ao contrário da prototipagem rápida, as peças são usinadas usando materiais reais que refletem a densidade, o acabamento e a porosidade do projeto acabado. As peças usinadas podem ser usadas para testes representativos, modelos incluindo componentes deslizantes onde o atrito é um fator e para componentes vedados que exigem 0 anéis e superfícies de gaxeta.

Agora sabemos o que é usinagem e como é feito, sabemos que a usinagem é feita por ferramenta de usinagem, então vamos aprender sobre as diferentes ferramentas de usinagem e seus usos.

O que é ferramenta de usinagem?

Uma máquina-ferramenta é uma máquina para manuseio ou usinagem de metal ou outros materiais rígidos, geralmente por corte, perfuração, retificação, cisalhamento ou outras formas de deformações. Máquinas-ferramentas empregam algum tipo de ferramenta que faz o corte ou modelagem.

Todas as máquinas-ferramentas possuem algum meio de restringir a peça de trabalho e proporcionam um movimento guiado das peças da máquina. Assim, o movimento relativo entre a peça de trabalho e a ferramenta de corte (que é chamado de caminho da ferramenta) é controlado ou restringido pela máquina pelo menos até certo ponto, em vez de ser totalmente “à mão” ou “à mão livre”.

É uma máquina de corte de metal acionada por energia que auxilia no gerenciamento do movimento relativo necessário entre a ferramenta de corte e o trabalho que altera o tamanho e a forma do material do trabalho.

A definição precisa do termo máquina-ferramenta varia entre os usuários, conforme discutido abaixo. Embora todas as máquinas-ferramentas sejam “máquinas que ajudam as pessoas a fazer coisas”, nem todas as máquinas de fábrica são máquinas-ferramentas.

Hoje, as máquinas-ferramentas são tipicamente alimentadas por outros que não o músculo humano (por exemplo, eletricamente, hidraulicamente ou via eixo de linha), usadas para fazer peças fabricadas (componentes) de várias maneiras que incluem corte ou certos outros tipos de deformação. Com sua precisão inerente, as máquinas-ferramentas possibilitaram a produção econômica de peças intercambiáveis.

Diferentes tipos de ferramentas e tecnologias de usinagem

Tipos de ferramentas de usinagem

Existem muitos tipos de ferramentas de usinagem, e elas podem ser usadas sozinhas ou em conjunto com outras ferramentas em várias etapas do processo de fabricação para atingir a geometria da peça pretendida. As principais categorias de ferramentas de usinagem são:

• Ferramentas chatas: Estes são normalmente usados ​​como equipamento de acabamento para ampliar furos previamente cortados no material.
• Ferramentas de corte: Dispositivos como serras e tesouras são exemplos típicos de implementos de corte. Eles são frequentemente usados ​​para cortar materiais com dimensões predeterminadas, como chapas metálicas, na forma desejada.
• Ferramentas de perfuração: Esta categoria consiste em dispositivos rotativos de duas arestas que criam furos redondos paralelos ao eixo de rotação.
• Ferramentas de retificação: Esses instrumentos aplicam uma roda giratória para obter um acabamento fino ou fazer cortes leves em uma peça de trabalho.
• Ferramentas de fresamento: Uma ferramenta de fresamento emprega uma superfície de corte rotativa com várias lâminas para criar furos não circulares ou cortar designs exclusivos do material.
• Ferramentas de torneamento: Essas ferramentas giram uma peça de trabalho em seu eixo enquanto uma ferramenta de corte a molda para formar. Os tornos são o tipo mais comum de equipamento de torneamento.

Tipos de tecnologias de usinagem por queima

Máquinas-ferramentas de soldagem e queima usam calor para moldar uma peça de trabalho. Os tipos mais comuns de tecnologias de soldagem e usinagem por queima incluem:

• Corte a laser: Uma máquina a laser emite um feixe de luz estreito e de alta energia que efetivamente derrete, vaporiza ou queima o material. Os lasers de CO2 e Nd:YAG são os tipos mais comuns usados ​​na usinagem. O processo de corte a laser é adequado para moldar aço ou gravar padrões em um pedaço de material. Seus benefícios incluem acabamentos de superfície de alta qualidade e extrema precisão de corte.
• Corte oxicorte: Também conhecido como corte a gás, este método de usinagem emprega uma mistura de gases combustíveis e oxigênio para derreter e cortar o material. Acetileno, gasolina, hidrogênio e propano freqüentemente servem como meios de gás devido à sua alta inflamabilidade. Os benefícios desse método incluem alta portabilidade, baixa dependência de fontes primárias de energia e a capacidade de cortar materiais grossos ou duros, como aços resistentes.
• Corte a plasma: As tochas de plasma disparam um arco elétrico para transformar gás inerte em plasma. Este plasma atinge temperaturas extremamente elevadas e é aplicado à peça de trabalho em alta velocidade para derreter o material indesejado. O processo é frequentemente usado em metais eletricamente condutores que exigem uma largura de corte precisa e tempo mínimo de preparação.

Tipos de tecnologias de usinagem por erosão

Enquanto as ferramentas de queima aplicam calor para derreter o excesso de estoque, os dispositivos de usinagem por erosão usam água ou eletricidade para erodir o material da peça de trabalho. Os dois principais tipos de tecnologias de usinagem por erosão são:

• Corte a jato de água: Este processo usa um fluxo de água de alta pressão para cortar o material. O pó abrasivo pode ser adicionado ao fluxo de água para facilitar a erosão. O corte a jato de água é normalmente usado em materiais que podem sofrer danos ou deformações de uma zona afetada pelo calor.
• Usinagem de descarga elétrica (EDM): Também conhecido como usinagem por faísca, esse processo usa descargas de arco elétrico para criar microcrateras que resultam rapidamente em cortes completos. O EDM é usado em aplicações que exigem formas geométricas complexas em materiais duros e com tolerâncias estreitas. A EDM exige que o material base seja eletricamente condutor, o que limita seu uso a ligas ferrosas.

Usinagem CNC

A usinagem de controle numérico computadorizado (usinagem CNC) é uma técnica auxiliada por computador que pode ser usada em conjunto com uma ampla gama de equipamentos. Requer software e programação, geralmente na linguagem de código G, para guiar uma ferramenta de usinagem na modelagem da peça de trabalho de acordo com os parâmetros predefinidos.

Ao contrário dos métodos guiados manualmente, a usinagem CNC é um processo automatizado. Alguns de seus benefícios incluem:

• Ciclos de alta produção: Uma vez que a máquina CNC tenha sido devidamente codificada, ela geralmente precisa de manutenção mínima ou tempo de inatividade, permitindo uma taxa de produção mais rápida.
• Baixos custos de fabricação: Devido à sua velocidade de rotatividade e baixos requisitos de mão de obra, a usinagem CNC pode ser um processo econômico, principalmente para execuções de produção de alto volume.
• Produção uniforme: A usinagem CNC é normalmente precisa e produz um alto nível de consistência de design entre seus produtos.

Usinagem de precisão

Qualquer processo de usinagem que exija tolerâncias de corte extraordinariamente pequenas (entre 0,013 mm e 0,0005 mm, como regra geral) ou acabamentos de superfície mais finos que 32T pode ser considerado uma forma de usinagem de precisão. Assim como a usinagem CNC, a usinagem de precisão pode ser aplicada a um grande número de métodos e ferramentas de fabricação.

Fatores como rigidez, amortecimento e precisão geométrica podem influenciar a exatidão do corte de uma ferramenta de precisão. O controle de movimento e a capacidade da máquina de responder a taxas de avanço rápidas também são importantes em aplicações de usinagem de precisão.

Quais são os benefícios da usinagem?

Existem várias vantagens da usinagem:

1. Confiabilidade

O processo de usinagem ocorre continuamente sem qualquer interrupção, independentemente da hora ou do dia da semana. Os cavacos e as matérias-primas são convertidos em produtos acabados e lançados no mercado como ferramentas de alta qualidade. As avarias são mínimas, pois podem ocorrer quando a manutenção é necessária ou durante um reparo. As máquinas funcionam de forma confiável; não importa se é dia de semana, fim de semana ou feriado.

2. Requer menos trabalho humano

Devido ao desenvolvimento da tecnologia, a usinagem nas indústrias de manufatura é automatizada. O processo é controlado principalmente por computadores ou robôs que geralmente reduzem os custos de produção eliminando a mão de obra humana. Durante a adição controlada de material, o processo requer supervisão e supervisão mínimas para fins de manutenção.

3. Alta produção

O processo traz alta produtividade porque eles geralmente fazem uma grande quantidade de trabalho, como furação, melhor acabamento superficial, fresamento e fiação em um período relativamente curto.

4. Produtos idênticos

Os produtos acabados, como os metais de corte, são homogêneos e apresentam pouquíssimos ou nenhum erro, apesar da alta taxa de produção. Como resultado, os produtos tornam-se comercializáveis ​​devido à sua melhor qualidade.

5. Aumente o lucro e reduza os esforços

Outra grande razão pela qual você precisa usinar seus dispositivos de metal é ajudar a aumentar os lucros e reduzir os esforços. Algumas pessoas podem se perguntar, como a usinagem se relaciona com o aumento dos lucros? O fato é que a usinagem torna os dispositivos um pouco caros, mas é, por outro lado, muito benéfico.

Com um metal que passou por usinagem, você não apenas reduzirá o custo de produção, mas também economizará muito do seu tempo e esforço. Apesar desta vantagem, é sempre aconselhável, caso pretenda adquirir uma, ter a certeza de verificar se a máquina está correcta e se não apresenta erros durante o funcionamento.

6. Eficiência aprimorada

A usinagem é uma das melhores maneiras de ajudar a aumentar a eficiência de seus metais. Ao usinar os metais, eles são sempre equipados com detectores internos de garantia de qualidade. Isso traz muita eficiência em termos de aumentar a velocidade de produção dos metais e garantir o bom aproveitamento das matérias-primas.

Além disso, a usinagem é sempre considerada uma maneira notável de garantir padrões de alto nível de trabalho em metal e fabricação de peças. Mais para aumentar a eficiência, a usinagem é considerada como uma das formas de reduzir os custos de despesas.

Isso se deve à sua capacidade de reduzir o custo de consumo; portanto, reduzindo o desperdício de dinheiro. Em suma, reduz as despesas; assim, somando-se aos benefícios da realização do processo de usinagem.

7. Maior precisão

A maioria dos metais que passam por usinagem é usada nas indústrias de manufatura. Isso inclui locais que exigem processos manuais de torneamento e fresamento. Eles também podem ser usados ​​no setor de saúde, mas o ponto que você precisa observar aqui, todos esses setores envolvem muitas acurácias.

Sobre isso, eles se transformam em metais que passaram por usinagem devido ao seu nível de precisão. Esta é uma evidência clara de como a usinagem é essencial para garantir maior precisão em seus metais, o que se traduz em precisão na conclusão de suas tarefas.