Que tipo de usinagem CNC é ideal para meu projeto?

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

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

Nesta peça, vamos guiá-lo pelos diferentes tipos de usinagem CNC, bem como quais tipos são mais adequados para peças e aplicações específicas.

Como funciona a usinagem CNC

Enquanto os processos aditivos, como a impressão 3D, criam peças do zero, a usinagem CNC é subtrativa, o que significa que funciona ao contrário, removendo gradualmente o material de um bloco sólido – chamado de “vazio” ou “peça” – para fazer o produto acabado. As máquinas CNC são direcionadas por meio de arquivos digitais de projeto, que são traduzidos em instruções de como o dispositivo deve cortar a peça.

O uso de computadores para automatizar e controlar o processo de usinagem proporciona um aumento incrível na produtividade do fabricante. Como várias máquinas CNC podem usar o mesmo arquivo de design para fazer a mesma série de cortes em várias peças de trabalho uniformes, elas podem criar peças muito mais rapidamente do que suas contrapartes humanas.

Processo produtivo altamente replicável, a usinagem CNC tem desempenhado um papel fundamental no setor fabril, sendo a grande responsável por possibilitar a gênese da prototipagem rápida. Antes da existência da fita perfurada e da tecnologia de controle numérico computadorizado, as peças tinham que ser usinadas à mão. Isso invariavelmente criava grandes margens de erro em produtos protótipos finais, especialmente quando as máquinas eram usadas para fabricação manual em larga escala. A usinagem CNC transformou a fabricação ao introduzir maior eficiência no processo, permitindo prototipagem rápida e produção em larga 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 a criação de uma ampla variedade de produtos em vários setores. Isso inclui tudo, desde chassis automotivos e motores de avião até ferramentas de jardim e equipamentos cirúrgicos.

Tipos de máquinas CNC

Existem dois tipos de máquinas CNC:3 eixos e multieixos.

Usinagem de 3 eixos

A usinagem de 3 eixos inclui os processos de fresamento CNC e torneamento CNC, ambos envolvendo o movimento do dispositivo de corte ao longo de três eixos lineares à medida que a peça de trabalho está sendo cortada (os três eixos sendo da esquerda para a direita, para frente e para trás e para cima e para baixo).

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

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

O processo de torneamento CNC, por outro lado, envolve anexar a peça a um fuso rotativo e usar um torno para moldar a peça. Os tornos podem produzir peças mais rapidamente e com custos mais baixos do que as fresadoras CNC, especialmente quando usados ​​para execuções de produção de alto volume, mas sua principal restrição é que eles só podem ser usados ​​para fazer peças com simetria rotacional. Isso inclui peças como parafusos, tigelas e pernas de cadeira.

Usinagem multi-eixo

A família de usinagem CNC multi-eixos inclui três processos:fresamento CNC indexado de 5 eixos, fresamento CNC contínuo de 5 eixos e usinagem de torneamento por fresamento com ferramentas motorizadas.

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

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

Fresadoras CNC contínuas de 5 eixos permitem que tanto a ferramenta de corte quanto a peça de trabalho girem e se movam simultaneamente durante cada operação. Isso permite que os fabricantes criem geometrias extremamente complexas 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.

Os centros CNC de fresamento combinam elementos de tornos CNC com ferramentas de fresagem. A peça de trabalho é afixada a um fuso que pode girar como um torno ou manter a peça de trabalho estacionária em ângulos específicos (semelhante ao funcionamento da fresadora CNC de 5 eixos). Essa combinação de alta produtividade com versatilidade de fabricação geométrica torna esse processo ideal para criar peças como compressores centrífugos e árvores de cames que possuem simetrias rotacionais relativamente frouxas.

Uma solução de fabricação versátil e econômica

Enquanto todos os processos de usinagem CNC permitem que os fabricantes criem peças consistentemente precisas a partir de uma variedade de materiais, o número de eixos de máquinas diferentes se prestam à criação de certos tipos de peças. Por exemplo, aquelas com designs mais simples podem ser feitas de forma rápida e acessível usando sistemas de 3 eixos, enquanto as máquinas de 5 eixos estão bem posicionadas para criar peças geometricamente complexas com maior velocidade e precisão.

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