Escolhendo a Usinagem CNC Certa para Seu Projeto

Existem evidências de que usinagem tem sido usada para fazer objetos desde vários séculos A.C., mas a usinagem de Controle Numérico Computadorizado (CNC) como a conhecemos começou no século 18, quando vapor foi usado para automatizar processos de produção. No final dos anos 1940, pesquisadores do MIT desenvolveram os primeiros sistemas de usinagem programáveis, usando cartões de papel perfurados (também chamados de tecnologia de controle numérico) para direcionar o movimento das máquinas. O boom da computação digital em meados do século 20 revolucionou o campo da fabricação, eventualmente levando às avançadas máquinas CNC robóticas de hoje.

A usinagem CNC permite que fabricantes façam peças altamente precisas de qualidade consistente de quase qualquer material, incluindo metais, plásticos, compósitos, espuma e até madeira. Como a usinagem CNC é altamente automatizada, oferece aos fabricantes uma maneira econômica de executar tanto projetos personalizados únicos quanto produções de médio volume.

Neste artigo, guiaremos você através dos diferentes tipos de usinagem CNC, bem como quais tipos são mais adequados para peças e aplicações específicas.

Como a Usinagem CNC Funciona

Enquanto processos aditivos como impressão 3D criam peças do zero, a usinagem CNC é subtrativa, significando que funciona ao contrário removendo gradualmente material de um bloco sólido — chamado de "bruto" ou "peça de trabalho" — para fazer o produto final. Máquinas CNC são direcionadas via arquivos de design digital, que são traduzidos em instruções para como o dispositivo deve cortar a peça de trabalho.

Usar computadores para automatizar e controlar o processo de usinagem fornece um impulso incrível à produtividade do fabricante. Como múltiplas máquinas CNC podem usar o mesmo arquivo de design para fazer a mesma série de cortes em múltiplas peças de trabalho uniformes, elas podem criar peças muito mais rápido que suas contrapartes humanas.

Um processo de produção altamente replicável, a usinagem CNC desempenhou um papel fundamental no setor de fabricação, e é largamente responsável por permitir o gênese da prototipagem rápida. Antes de fita perfurada e tecnologia de controle numérico computadorizado existirem, peças tinham que ser usinadas à mão. Isso invariavelmente criava grandes margens de erro em produtos de protótipo final, especialmente quando máquinas eram usadas para fabricação manual em grande escala. A usinagem CNC transformou a fabricação introduzindo maior eficiência no processo, permitindo prototipagem rápida e produção em grande escala com qualidade e velocidade uniformes.

A usinagem CNC moderna é um processo de fabricação versátil que resulta em peças de alta precisão, tornando-a útil para criar uma ampla variedade de produtos em uma gama de indústrias. Isso inclui tudo, desde chassis automotivos e motores de aviões a ferramentas de jardim e equipamentos cirúrgicos.

Tipos de Máquinas CNC

Existem dois tipos de máquinas CNC: 3 eixos e multi-eixos.

Usinagem de 3 Eixos

Usinagem de 3 eixos inclui os processos de fresamento CNC e torneamento CNC, ambos envolvendo mover o dispositivo de corte ao longo de três eixos lineares enquanto a peça de trabalho está sendo cortada (os três eixos sendo esquerda-direita, frente-trás e cima-baixo).

Com uma máquina de fresamento CNC, a peça de trabalho é mantida estacionária enquanto ferramentas de corte ou brocas giram em alta velocidade para remover material, resultando em peças altamente precisas. As máquinas são fáceis de programar e operar, e podem ser usadas para criar a maioria das peças com designs geométricos simples.

No entanto, como as ferramentas de corte e brocas só podem se mover ao longo dos três eixos, certos designs ou áreas da peça de trabalho podem ser difíceis de completar ou alcançar. Rotacionar a peça de trabalho pode frequentemente ser uma solução alternativa, mas múltiplas rotações por peça no processo de fresamento podem aumentar rapidamente os custos de produção.

O processo de torneamento CNC, por outro lado, envolve fixar a peça de trabalho a um fuso rotativo e usar um torno para moldar a peça. Tornos podem produzir peças mais rápido e a custos menores que máquinas de fresamento CNC, especialmente quando usados para produções de alto volume, mas sua restrição principal é que só podem ser usados para fazer peças que são simétricas rotacionalmente. Isso inclui peças como parafusos, tigelas e pernas de cadeira.

Usinagem Multi-Eixos

A família de usinagem CNC multi-eixos inclui três processos: fresamento CNC 5 eixos indexado, fresamento CNC 5 eixos contínuo e usinagem fresa-torno com ferramentas vivas.

Comparado à usinagem de 3 eixos, processos multi-eixos permitem maior liberdade de movimento durante os processos de fresamento e torneamento. Em processos de 3 eixos, ou a peça de trabalho ou a ferramenta de corte gira (mas não ambos), enquanto processos de 5 eixos permitem que ambos girem e se movam ao longo dos três eixos lineares. Embora isso abra oportunidades para criar peças mais complexas, máquinas multi-eixos são mais caras e requerem máquinas e operadores especializados.

Fresamento CNC 5 eixos indexado é às vezes chamado de fresamento CNC 3+2 devido ao fato de que, durante o processo de usinagem, a ferramenta de corte só se move ao longo dos três eixos lineares enquanto a peça de trabalho tem dois graus de liberdade rotacionais. A principal vantagem do fresamento 5 eixos é que as peças de trabalho não precisam mais ser reposicionadas manualmente entre operações, permitindo a criação de peças com geometrias complicadas mais rápido e com maior precisão.

Máquinas de fresamento CNC 5 eixos contínuo permitem que tanto a ferramenta de corte quanto a peça de trabalho girem e se movam simultaneamente durante cada operação. Isso permite que fabricantes criem geometrias extremamente intrincadas com superfícies "orgânicas" lisas que não podem ser replicadas com precisão comparável usando outras formas de tecnologia. Em geral, esta é a forma mais cara de usinagem CNC por peça.

Centros CNC fresa-torno combinam elementos de máquinas de torno CNC com ferramentas de fresamento. A peça de trabalho é fixada a um fuso que pode tanto girar como um torno ou manter a peça de trabalho estacionária em ângulos específicos (similar a como o fresamento CNC 5 eixos funciona). Este emparelhamento de alta produtividade com versatilidade de fabricação geométrica torna este processo ideal para criar peças como compressores centrífugos e comandos de válvulas que têm simetrias rotacionais relativamente soltas.

Uma Solução de Fabricação Versátil e Econômica

Embora todos os processos de usinagem CNC permitam que fabricantes criem peças consistentemente precisas de uma variedade de materiais, o número de eixos de diferentes máquinas se adequa a criar certos tipos de peças. Por exemplo, aqueles com designs mais simples podem ser feitos rapidamente e acessivelmente usando sistemas de 3 eixos, enquanto máquinas de 5 eixos estão bem posicionadas para criar peças geometricamente complexas com velocidade e precisão aumentadas.

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