Usinagem CNC: Principais Vantagens sobre Métodos Tradicionais

Máquina de Dobra de Tubos CNC Crippa de última geração da Fairlawn Tool

A indústria de fabricação depende fortemente de usinagem de controle numérico computadorizado (CNC), incluindo operações que antes usavam equipamentos operados por engenheiros como roteadores, máquinas de conformação, fresadoras verticais e tornos centrais. As muitas vantagens da máquina CNC significam que equipamentos que requerem operador foram em alguns casos substituídos totalmente. Fabricantes de muitos tipos em muitas indústrias escolhem as vantagens da usinagem CNC para suas aplicações de fabricação e manufatura. Ela fornece capacidade de produção eficiente, rápida e precisa, ideal para criar grandes quantidades de itens normalmente produzidos com um roteador, retificadora, torno central, fresadora vertical ou máquina de conformação.

O controle numérico computadorizado oferece alguns tipos de vantagens financeiras e de produção sobre o método convencional. No torno manual, por exemplo, deve haver um técnico qualificado para cada máquina, enquanto com usinagem CNC, uma pessoa qualificada pode operar várias máquinas.

A usinagem CNC produz uma ampla gama de elementos de metal e plástico que se tornam parte de negócios e do ambiente geral. Muitas indústrias precisam de cortes precisos, consistentes e complexos. Algumas destas indústrias são:

• Aeroespacial
• Agrícola
• Automotiva
• Construção
• Odontológica
• Eletrônica
• Armas de fogo
• Hospitalidade
• Manufatura, todos os tipos
• Trabalho com metal
• Militar
• Produção
• Publicação
• Transporte

As primeiras máquinas CNC foram desenvolvidas por mecânicos da Força Aérea dos EUA nos anos 1940. As primeiras máquinas usavam tecnologia de papel perfurado como driver, e isso evoluiu para o software digital de hoje. A usinagem CNC tornou-se popular rapidamente devido à sua capacidade de produzir resultados ultra-precisos em grandes quantidades em muitas aplicações. O aspecto de computadorização da usinagem CNC dá resultados detalhados e consistentes.

A Fairlawn Tool é seu provedor local experiente de Usinagem CNC. Continue lendo para aprender as respostas a muitas perguntas comuns que recebemos sobre este processo:

1. O que são Máquinas CNC?

Usinagem de controle numérico computadorizado é um processo usado principalmente por fabricantes para produzir peças, produtos, itens usinados. Máquinas CNC são o que realizam o processo.

Uma máquina CNC é uma máquina que utiliza Controle Numérico Computadorizado sobre ferramentas de máquina como tornos, roteadores, retificadoras ou fresadoras. O Controle Numérico Computadorizado é diferente de PCs típicos no tipo de software usado para controlar a máquina, que é especialmente personalizado e programado com G-Code — uma linguagem específica de máquina CNC que permite controle preciso de recursos como velocidade, localização, coordenação e taxa de avanço.

Software especializado impulsiona a usinagem computadorizada. O software tem G-code personalizado, a linguagem que permite controle preciso de coordenação, taxa de avanço, localização e velocidade, entre outros fatores. O software infundido com G-code fica dentro de um computador que parece uma estação de trabalho sofisticada.

Um programador no console do computador pode comandar trabalho de máquina que seria equivalente a múltiplos operadores em tornos, retificadoras, roteadores, fresadoras e conformadoras. O método de usinagem automatizado e computadorizado pode alcançar alcances, retenções e outras ações que operadores humanos e máquinas convencionais tipicamente não fazem eficientemente.

A fabricação acha a usinagem CNC particularmente útil porque a indústria precisa de grandes quantidades de peças de metal e plástico, frequentemente em formas complexas. Uma variedade de máquinas CNC oferece a vantagem de ter múltiplos eixos que podem se ajustar a ângulos difíceis e ajudar a gerenciar materiais difíceis de cortar.

Máquinas básicas têm um implemento de corte ao longo dos eixos X e Y que podem cada um trabalhar independentemente, mas simultaneamente. Máquinas avançadas podem ter até cinco eixos que funcionam de forma similar e têm a capacidade de girar e virar a peça. Por exemplo, o eixo Z move para cima e para baixo.

Máquinas CNC podem automatizar trabalhos que requerem vários cortes. Um roteador ou fuso gira o implemento de corte, que geralmente se assemelha a uma broca. Uma broca verdadeira corta apenas na ponta, enquanto quase toda a broca de roteador corta o material.

A programação em máquinas CNC incorpora todos os movimentos exatos e de alta velocidade necessários para produzir o objeto, e permite personalização detalhada. A usinagem CNC está se tornando cada vez mais popular como forma de fabricar peças de metal bem como peças de plástico, pois permite ao fabricante produzir formas complexas que seriam quase impossíveis de criar manualmente. Muitas indústrias, especialmente fabricantes, buscam vantagens da usinagem CNC para soluções de produção envolvendo metal e plástico e qualquer número de processos de usinagem que possam precisar.

2. A Usinagem CNC é Melhor que a Convencional?

Usinagem CNC e usinagem convencional visam alcançar o mesmo fim, e ambas começam com um bloco bruto de metal ou plástico e o moldam em uma peça. A diferença mais básica entre as duas é a automação da CNC versus a natureza manual da convencional. Velocidade, taxa de produção e precisão são algumas das principais vantagens da usinagem CNC sobre a usinagem convencional.

Com CNC, um funcionário qualificado programa software para cortar a peça. Com convencional, um funcionário qualificado executa todas as etapas para configurar e operar a máquina. Na situação manual, um operador altamente qualificado também deve definir as engrenagens, enquanto a usinagem CNC não usa engrenagens.

Convencional tipicamente custa menos e é usado para projetos de pequena quantidade. Usinagem CNC é normalmente usada para altas quantidades e não é tão custo-efetiva para menores.

Imagine uma peça hipotética, por exemplo. Um componente precisa de arcos côncavos e convexos, roscas imperiais e métricas e dois cones de graus diferentes. Uma máquina CNC automatizada usaria três ferramentas para cortar a peça, enquanto a máquina convencional exigiria cinco ferramentas e sem dúvida mais tempo.

Você encontrará tecnologias convencionais e CNC disponíveis para a maioria dos trabalhos de usinagem. Algumas destas tecnologias incluem:

• Furadeiras: Uma broca gira para fazer contato com o material.
• Tornos: O bloco de material move-se contra a broca, geralmente em movimento lateral.
• Máquinas de Fresamento: Ferramentas de corte rotativas removem material de uma unidade de estoque.

Tecnologias de usinagem CNC inovadoras incluem os tipos menos comuns:

• Elétrico/Químico: O bloco de material é cortado usando um tipo específico de estilo de usinagem como feixe de elétrons, eletroquímico, descarga elétrica, fotoquímico e ultrassônico.
• Outros: Métodos menos comuns de usinagem CNC envolvem mídias de corte como lasers, oxicombustível, plasma e jatos de água.

Entre as primeiras coisas a acontecer com usinagem CNC é o uso de software de design auxiliado por computador (CAD) para produzir um modelo bidimensional ou tridimensional do componente final. A imagem do protótipo desse componente é então alimentada no software, que opera através do computador para comandar as ferramentas de usinagem a produzir itens idênticos ao modelo.

Uma vez que o computador carregou uma nova imagem para usinagem CNC, ele pode puxar aquele modelo repetidamente para produzir mais do que é, o que é outra das vantagens da máquina CNC. A tecnologia é projetada para atingir precisão de usinagem dentro de 0,0001.

Métodos convencionais e não convencionais de usinagem CNC são empregados para uma infinidade de trabalhos que podem envolver uma variedade de materiais:

• Alumínio
• Latão
• Cobre
• Espuma
• Fibra de vidro
• Plástico
• Polipropileno
• Aço
• Titânio
• Madeira

Você teria dificuldade em descrever um projeto típico já que cada negócio tem necessidades diferentes, mas estas são 20 tarefas de corte frequentemente completadas por usinagem CNC:

• Alargar
• Contornar
• Cortar
• Furar
• Gravar
• Facear
• Retificar
• Ranhurar
• Estriar
• Tornear
• Fresar
• Perfurar
• Cisalhar
• Conformar
• Estampar
• Rosquear
• Texturizar
• Roscar
• Virar
• Soldar

Mesmo dentro desta lista curta, você pode ver quantas vantagens das máquinas CNC existem. A única situação óbvia onde uma máquina CNC pode não ser adequada é se você tem uma operação pequena que precisa de formas metálicas simples. Nesse caso, a máquina CNC não conferiria uma grande vantagem de custo.

3. Quais são as Vantagens da Máquina CNC?

Qualquer responsável pelo planejamento da fabricação de peças e componentes metálicos gostaria de saber quais benefícios ganham usando usinagem CNC. Embora o tipo de negócios e produtos difiram, as vantagens da CNC são claras.

Vantagens da Usinagem CNC

Componentes de Precisão: O modelo digital e a usinagem autônoma da CNC praticamente eliminam erro humano e atingem precisão dentro de 1/1000.

Resistência Confiável: Máquinas CNC funcionam 24/7 diariamente, fins de semana e feriados. Elas só param para manutenção ou reparo necessários.

Alta Produção e Escalabilidade: Uma vez que os parâmetros de design e especificação tenham sido inseridos em uma máquina CNC, ela executa consistentemente grandes quantidades e oferece escalabilidade flexível.

Mais Capacidade: Quando usada em conjunto com software de design avançado, máquinas CNC criam saídas que não podem ser replicadas por máquinas manuais. Mesmo os engenheiros mais talentosos não podem fazer com máquinas convencionais o que software avançado pode fazer com máquinas CNC. Estas máquinas podem produzir qualquer tamanho, forma ou textura necessária.

Menos Mão de Obra: A usinagem CNC requer menos pessoal para executar tarefas de produção. Um operador qualificado pode rodar várias das máquinas CNC autônomas, e um programador pode carregá-las com os designs necessários. Uma máquina manual requer pelo menos um operador qualificado por máquina mais geralmente um supervisor para o grupo. O que você economiza em mão de obra pode ser repassado aos clientes, ajudando a alcançar vantagem competitiva.

Produto Uniforme: Quando você escolhe as vantagens das máquinas CNC sobre máquinas convencionais, suas saídas CNC correspondem exatamente. Mesmo os engenheiros mais talentosos em uma máquina convencional produzirão componentes que variam ligeiramente. Com máquinas CNC, cada peça é uma correspondência perfeita às especificações exatas do protótipo.

Custos Menores: O resultado coletivo de alta velocidade, eficiência, especialização, precisão e, acima de tudo, menos horas de mão de obra, todos somam para um melhor resultado final para seu negócio. Os custos menores, por sua vez, podem ser usados para criar vantagem competitiva e reinvestimento no negócio. Economizar dinheiro ou ganhar mais dinheiro é um dos benefícios populares da usinagem CNC.

Menos Dores de Cabeça: A usinagem manual serve a muitos bons propósitos, mas permanece para sempre suscetível ao elemento humano. Você provavelmente está familiarizado com as dores de cabeça financeiras e culturais que pode causar quando há períodos em que você está com equipe reduzida, tem pessoas doentes, ou de férias e operadores que não performam às expectativas. A usinagem CNC quase elimina essas questões preocupantes.

Melhor Segurança: Junto com um processo de produção rápido e peças consistentes vem um ambiente mais seguro. Embora haja operadores envolvidos na operação de máquinas CNC, é a uma distância das ferramentas afiadas, enquanto os operadores de tornos, furadeiras, perfuradoras e outras ferramentas convencionais-manuais entram em contato direto com o implemento.

Retenção de Design: Uma vez que um design foi carregado no software de usinagem CNC e um protótipo perfeito foi criado, o programa pode facilmente recuperar o design para executá-lo e criar o objeto novamente. O arquivo mestre garante que, independentemente de fatores externos como mudanças de operador de máquina, o processo de usinagem CNC produz uma correspondência exata sempre. Além disso, não há necessidade de acompanhar versões do design que podem existir em papel, pen drive, disco, outro computador ou em outro lugar.

Baixa Manutenção: O software baseado em G-code atualizará automaticamente quando necessário, e máquinas CNC geralmente não requerem muito serviço além de trocar os implementos de corte no intervalo adequado e fazer alguma limpeza leve. Nenhuma da manutenção regular requer serviço profissional, o que economiza dinheiro.

Versatilidade: A própria usinagem CNC cria virtualmente qualquer componente que você possa imaginar. Alguns modelos incluem recursos especiais e acessórios que agilizam e simplificam ainda mais o processo de produção, por exemplo telas sensíveis ao toque e trocadores de ferramentas automatizados.

Uma associação de marcenaria pesquisou seus membros, que incluem fabricantes de armários, produtores de madeira arquitetônica e outros. A maioria concordou com benefícios e vantagens da CNC em sua indústria.

• Melhora a precisão da usinagem
• Permite tarefas complexas, detalhes
• Cria flexibilidade na fabricação
• Aumenta a segurança
• Aumenta o volume de produção
• Reduz tempo de configuração-mudança

Se você não olhou como suas peças metálicas são fabricadas, pode valer a pena descobrir se você está usando usinagem CNC ou não. Existem muitas vantagens em usar máquinas CNC. Se seu negócio tem um fabricante que não as usa, você pode querer descobrir por que e considerar uma mudança.

4. Quais são as Desvantagens da CNC?

Desvantagens da CNC

A usinagem CNC não será a opção menos cara, que você pode inicialmente ver como desvantagem. No entanto, o custo é um investimento em economia a longo prazo, eficiência, retenção de clientes e reputação de qualidade e confiabilidade.

Custa mais inicialmente ter serviços CNC feitos para você. Muitas empresas confiam em um fornecedor confiável para fazer seus serviços de usinagem CNC, o que funciona bem para muitos negócios em muitas indústrias. A primeira série de produção será mais cara que as subsequentes.

Outra desvantagem que alguns maquinistas percebem com o método CNC é que ele trabalha para tornar habilidades manuais convencionais obsoletas. Junto com elas vão as habilidades de matemática e ciência desenvolvidas por aqueles que aprendem através de anos de treinamento para operar tornos, fresadoras, furadeiras e mais à mão.

Embora a usinagem CNC tenha criado tremendas novas oportunidades para todos os tipos de negócios, também levou a menos usinagem convencional e, por fim, a algum desemprego. No entanto, a maioria dos especialistas não concorda que habilidades manuais se tornarão obsoletas. Na verdade, alguns pensam que a usinagem convencional prosperará através de projetos pequenos e de especialidade.

5. A Usinagem CNC é Certa para Mim?

A usinagem CNC é um de dois métodos comuns de criar um protótipo a partir de um arquivo digital, e é frequentemente usada na fabricação assim como em outras indústrias. A outra forma de fazer um protótipo é a tecnologia de impressão 3D, que usa modelagem por deposição fundida (FDM) para criar a peça ou produto. Além do FDM, a tecnologia de impressão 3D também pode incluir estereolitografia-SLA, sinterização seletiva a laser-SLS e fusão seletiva a laser-SLM.

Você pode se perguntar sobre a tecnologia de impressão 3D e se ela tem vantagens sobre a usinagem CNC. A resposta depende de vários fatores e leva a algumas perguntas:

1. Que tipo de objeto você está produzindo?

2. Quão complexa é a peça que você precisa fazer?

3. Qual material está envolvido na fabricação do produto?

4. Qual é a quantidade esperada?

5. Que tipo de cronograma você está trabalhando?

De modo geral, a impressão 3D é usada para produzir protótipos e tem velocidade relativamente baixa comparada à usinagem CNC. Por causa disso, não é eficiente para produzir grandes quantidades.

A tecnologia FDM constrói de baixo para cima, enquanto a usinagem CNC funciona cortando e furando peças de um bloco de material em sua forma.

O FDM não tem limitações devido a ângulos de eixos, mas a CNC não tem limitações no tipo de materiais que pode manusear. A usinagem CNC pode criar quase qualquer forma, enquanto as capacidades de impressão 3D são limitadas aos materiais que foram adaptados em filamentos viáveis.

Ambas as tecnologias continuarão a evoluir e melhorar, mas mesmo empresas de impressão 3D reconhecem que as duas coexistirão e se complementarão como parte do processo de fabricação.

A usinagem CNC entrega precisão, exatidão e velocidade superiores para altas quantidades de produto, e isso a torna a escolha certa na maioria das situações. Empresas em indústrias competitivas ganham vantagem através de eficiência e consistência, bem como precisão e exatidão.

A usinagem CNC automatiza processos de fabricação para que você não precise se preocupar com negligência do trabalhador, folgas ou erros desacelerando sua operação. Você pode produzir continuamente peças complexas, multi-dimensionais de metal e plástico de todas as formas e tamanhos.

Você pode realizar tarefas de usinagem mais rápido e limpo com usinagem CNC do que com qualquer outro método, e isso beneficia o resultado final a longo prazo, já que você e seus clientes podem confiar na qualidade esperada sendo entregue.

A usinagem CNC atende a uma maioria de empresas usando coisas universais como fixadores, placas, bicos, válvulas e painéis, enquanto também consegue personalizar designs exclusivos para as necessidades de cada negócio. A técnica automatizada faz milhões de tipos de projetos. Por alguns exemplos:

• Implantes dentários
• Corrimãos texturizados
• Defesa militar
• Eixos automotivos
• Peças de eletrônicos como celulares
• Peças de armas de fogo
• Impressão estampada em metal
• Furos perfurados.

Cada negócio terá sua própria lista de diferentes projetos que provavelmente tornam a usinagem CNC a coisa certa para economia, qualidade e eficiência.

Se velocidade, exatidão ou precisão em suas peças metálicas fabricadas são importantes para você, uma máquina CNC é certa para você. Se ter seus processos de fabricação de metal automatizados para que você não precise se preocupar com negligência do trabalhador, folgas ou erros desacelerando sua operação, uma máquina CNC é certa para você. Se você precisa fazer formas metálicas complexas para seu negócio, especialmente formas tridimensionais, uma máquina CNC é certa para você. A única situação óbvia onde uma máquina CNC pode não ser certa é se você é uma operação muito pequena que precisa de formas metálicas muito simples, onde a máquina CNC não conferiria uma grande vantagem relativa ao custo. Para indústrias competitivas, no entanto, máquinas CNC são geralmente as melhores.

Parceria com a Excelência

Entre os conselhos que especialistas dão sobre usinagem CNC está escolher e trabalhar com uma boa oficina. Com mais de seis décadas de experiência em fabricação de metal, a Fairlawn Tool oferece excelentes soluções e serviço. Atendemos uma gama completa de necessidades para usinagem CNC de alta qualidade, de peças individuais a peças totalmente montadas. Ficaríamos felizes em ajudá-lo a examinar vantagens e desvantagens de máquinas CNC.

Nossas especialidades de usinagem incluem um conjunto completo de capacidades de perfuração com torreta para chapas perfuradas e peças únicas, bem como estamparia de metal, soldagem robótica e manual, conformação e dobra de metal, fabricação e dobra de tubos e fabricação de precisão de chapa metálica. Também somos uma das poucas empresas nos EUA que usa a Máquina de Dobra de Tubos Crippa para nossos projetos de dobra de tubos CNC. Esta máquina única nos permite criar formas fechadas dentro de um único ciclo, garantindo que suas dobras de tubos atendam às suas especificações vez após vez.

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Post atualizado em 3/1/2018