Máquinas CNC Explicadas: Como Funcionam, Tipos, Benefícios e Aplicações – Guia em PDF

Hoje no The Mechanical Post aprenderemos sobre O que é uma CNC? sua construção, funcionamento, seus tipos, vantagens, limitações e aplicações.

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O que é uma CNC?

A forma completa de máquina CNC é Controle Numérico Computadorizado. Uma máquina CNC é uma máquina controlada por computador usada para realizar várias funções automaticamente que antes eram feitas em máquinas convencionais como furação, fresamento, torneamento, etc., com a ajuda de um computador. A máquina CNC pode ser dita como um robô que age de acordo com o programa. A máquina CNC é programada ou controlada por um computador e tem uma ampla gama de aplicações incluindo automação industrial. A máquina CNC realiza a tarefa requerida conforme especificado pelo código numérico inserido na máquina. Estes códigos são o conjunto de comandos com a ajuda dos quais o operador pode instruir a máquina qual função deve ser realizada. Estes códigos são chamados de códigos G e M. Cada código tem uma função específica.

Usinagem CNC

A usinagem CNC pode ser definida como: "O processo de fabricação no qual um código de computador comanda a máquina para realizar vários processos de usinagem na peça de trabalho"

A máquina CNC é capaz de usinar em 3 eixos simultaneamente. Algumas máquinas CNC avançadas são capazes de usinar em 5 eixos ao mesmo tempo.

Componentes básicos de máquina CNC

A estrutura básica ou componentes de uma máquina CNC são:

• Dispositivo de entrada
• Unidade de controle da máquina (MCU)
• Ferramenta de máquina
• Mecanismo de acionamento
• Unidade de exibição

Dispositivo de entrada

Dispositivos de entrada são aqueles dispositivos usados para alimentar o programa na máquina. CNCs mais antigos usavam fitas perfuradas ou fitas magnéticas para entrada de programa, no entanto, foram substituídos por digitais chamados controladores CNC.

TedColes, domínio público, via Wikimedia Commons

Unidade de Controle da Máquina (MCU)

A unidade de controle da máquina é o cérebro do sistema que recebe entrada, processa e então executa o programa de acordo. A MCU é capaz de controlar o movimento da ferramenta, controlar o sistema de acionamento, ligar/desligar várias funções como ligar/desligar fuso, ligar/desligar refrigerante, etc. Por ex: se o operador especificou que o refrigerante deve ser desligado após a conclusão de um certo processo, a MCU então envia sinais para desligar o refrigerante.

Ferramenta de máquina

A ferramenta de máquina é um dos componentes básicos da máquina CNC. É o componente que realiza as operações para converter a matéria-prima no produto acabado. A ferramenta de máquina é controlada pela MCU. A ferramenta de máquina move-se para frente, para cima, para baixo, etc.; assim removendo o material da peça de trabalho pouco a pouco. Qual deve ser a velocidade do fuso, quando o refrigerante deve ligar/desligar, qual deve ser a taxa de avanço? todos estes parâmetros são especificados pelo operador na forma de código e assim a ferramenta de máquina opera de acordo.

Mecanismo de acionamento

O mecanismo de acionamento consiste em um motor de acionamento e arranjo de fuso de esferas com um mecanismo de feedback. A MCU sinaliza o motor para girar, isso por sua vez gira o fuso de esferas que está conectado ao motor de acionamento. A mesa deslizante sobre a qual a peça de trabalho é colocada para usinagem é montada no fuso de esferas. Então, à medida que o fuso de esferas gira, a mesa deslizante move-se para frente e para trás de acordo. Um mecanismo de feedback é colocado no final do fuso de esferas para sinalizar a MCU sobre as mudanças. Isso permite maior precisão no movimento da mesa deslizante.

Unidade de exibição

É um monitor que exibe a entrada, saída e outras informações úteis do sistema e configurações.

Funcionamento da máquina CNC

Os seguintes são os passos de como uma máquina CNC funciona:

• O operador insere os códigos G e M no controlador CNC e inicia o processo.
• Este programa é então processado pela Unidade de Controle da Máquina.
• A MCU então instrui a ferramenta de máquina e mecanismo de acionamento a tomar posições.
• Então a peça de trabalho é usinada de acordo com o programa inserido nela.
• O sistema de feedback dá feedback à MCU.
• A MCU também liga/desliga os diferentes componentes de acordo com o programa.
• A MCU também envia a saída ou feedback ao operador via exibição.

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Tipos de máquinas CNC

Os diferentes tipos de máquinas CNC são:

• Máquina de fresamento CNC
• Máquina de torno CNC
• Roteador CNC
• Cortador a plasma CNC
• Máquinas de descarga elétrica CNC

Máquina de fresamento CNC

A máquina de fresamento CNC é similar à máquina de fresamento convencional, no entanto, é automática assim como mais precisa que a máquina de fresamento convencional.

HafeezJD, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

A máquina de fresamento CNC é capaz de realizar todas as operações que uma máquina de fresamento realiza. Uma máquina de fresamento CNC ocupa muita área de piso e é cara.

Máquina de torno CNC

Um torno CNC pode ser dito como um torno automático. O torno CNC pode realizar torneamento, torneamento cônico, furação, canaletamento, knurling e quase todas as operações que podem ser realizadas em um torno.

Mike Zielinski, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Roteador CNC

O roteador CNC é uma atualização do roteador manual. É capaz de cortar materiais como aço, alumínio, espuma, plásticos, latão, etc. A maioria dos roteadores pode usinar em 3 eixos (ou seja, X, Y, Z). Também existem roteadores CNC de 4, 5 e 6 eixos disponíveis no mercado.

Rickwashburn1, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Cortador a plasma CNC

O cortador a plasma CNC usa uma tocha de plasma para cortar metais derretendo-os. É geralmente usado para cortar chapas de metal. Pode cortar facilmente metais pesados como aço. Estas máquinas são similares a roteadores CNC, no entanto, são restritas a 2 eixos apenas.

Zgyricky, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Máquina de descarga elétrica CNC

Esta máquina usa faíscas elétricas para derreter o metal e assim usiná-lo. A ferramenta aqui neste caso é um eletrodo. Há um espaço entre a ferramenta e a peça de trabalho. Um fluido dielétrico é continuamente passado através do espaço. Todo o processo é controlado por computador.

Máquina de corte a laser CNC

A máquina de corte a laser CNC é similar ao cortador a plasma CNC, exceto que em vez de plasma, um feixe de laser é usado para cortar a peça de trabalho. Geralmente são usadas para cortar metais, madeira e plástico.

S zillayali, CC BY 3.0, via Wikimedia Commons

A máquina a laser CNC oferece alguma flexibilidade, pois a intensidade do laser pode ser ajustada de acordo com o material da peça de trabalho sendo cortada.

Vantagens das máquinas CNC

As vantagens de usar uma máquina CNC são:

• A precisão de usinagem da peça de trabalho é muito alta.
• CNCs podem ser usadas para fabricar componentes com tolerâncias mais apertadas.
• A taxa de produção é alta devido a menos tempo ocioso e erros reduzidos.
• Erros humanos são reduzidos em grande extensão.
• O tempo necessário para terminar o processo de usinagem é comparativamente menor.
• Estas máquinas são altamente confiáveis devido à alta precisão.
• Produtividade aumentada.
• Mais adequadas para produção em larga escala.
• O programa pode ser salvo e pode ser realizado mais tarde.
• Podem ser usadas 24 horas por dia com muito pouco tempo de inatividade.
• Designs complexos podem ser produzidos em tempo mínimo com alta precisão.

Limitações das máquinas CNC

• O principal fator limitante para máquina CNC é que elas são muito caras.
• Estas máquinas são complexas na construção.
• Elas requerem uma área de piso considerável.
• Sistemas de controle usados em CNCs são caros.
• Devido à construção complexa das CNCs, seu custo de manutenção é alto.

Usos da máquina CNC

Os seguintes são as aplicações de máquinas CNC:

• São usadas para fabricação de eixos, engrenagens, peças quadradas, peças arredondadas, peças retangulares, peças roscadas, peças cônicas, peças fresadas, furação de furos, criação de canais, etc.
• São usadas em indústrias de fabricação para corte de chapas metálicas.
• Máquinas CNC também são amplamente usadas na indústria da madeira.
• Máquinas CNC também são usadas para gravar na peça de trabalho.

Se você está interessado em máquinas CNC e quer aprender mais em profundidade sobre o funcionamento, códigos G, códigos M, etc., confira aqui (*não patrocinado): Titans of CNC

Esta é uma visão geral da máquina CNC. Se você gostou deste post ou tem sugestões, nos avise nos comentários, adoraríamos ouvir de você.

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