Design para Fabrilidade CNC: Sua Lista de Verificação DFM Completa

A usinagem CNC está entre os métodos de fabricação mais populares porque o processo é altamente versátil, repetível e confiável — além disso, é compatível com uma ampla gama de materiais, desde madeira e plástico até espuma e metal. Equipes de produto que focam em DFM durante a fase de design podem reduzir drasticamente tempos de produção e custos associados a peças usinadas CNC.

Neste guia para download, compilamos oito considerações comuns de DFM que devem permanecer em mente ao projetar peças para usinagem CNC. Você pode economizar tempo e custo significativos verificando seu design contra esta lista antes de submetê-lo para fabricação.

Top 8 considerações de design para fabricação para usinagem CNC

1. Existem bolsões profundos no design?

Bolsões ou ranhuras profundos e estreitos devem ser usinados por ferramentas mais longas, e ferramentas mais longas são mais propensas a quebra e também podem causar chatter, ou vibrações da máquina. Além disso, leva várias passadas para usinar um bolsão profundo, o que aumenta o tempo de usinagem e os custos de fabricação.

Evite projetar peças com bolsões profundos sempre que possível. Se um bolsão profundo não puder ser evitado, engenheiros e designers devem diminuir sua profundidade o máximo possível ou aumentar a área de seção transversal do bolsão. Como regra, a profundidade do bolsão não deve exceder 3x o diâmetro da ferramenta sendo usada para fazê-lo. Por exemplo, bolsões não devem ser mais profundos que 1,5" ao usar uma fresa de 0,5". Engenheiros podem ter que ajustar este valor com base no material que estão usando e nas ferramentas disponíveis.

2. Existem regiões estreitas?

Regiões estreitas são difíceis de fabricar porque o tamanho da fresa é restrito pela menor distância entre as várias faces da característica. Fresas longas e de pequeno diâmetro são propensas a quebra e chatter.

Evite projetar características ou faces que sejam muito estreitas para uma fresa passar facilmente. Se regiões estreitas não puderem ser evitadas, no entanto, elas não devem ser muito profundas. Lembre-se de que a profundidade de qualquer característica deve ser menor que 3x o diâmetro da ferramenta. Como prática recomendada, seções de parede devem ser maiores que 0,01 polegadas de espessura. Uma fresa mais curta com diâmetro maior também pode ser empregada para reduzir chatter.

3. Existem cantos internos agudos?

Como todas as brocas CNC são circulares, é difícil alcançar cantos internos agudos. Em vez disso, a broca deixará para trás um bolso de espaço não usinado chamado raio de canto interno. É possível usinar cantos internos agudos usando soluções alternativas, como usinagem por descarga elétrica, mas esses métodos tendem a ser caros.

Evite cantos internos agudos sempre que possível. Idealmente, um raio de canto precisa ser ligeiramente maior que a fresa. Se um raio de canto tiver o mesmo diâmetro da fresa sendo usada para formá-lo, pode causar chatter e desgaste prematuro da ferramenta.

Aumentar os raios de canto além do valor padrão em apenas 0,005" pode dar à ferramenta espaço suficiente para se mover e seguir um caminho mais circular.

4. Existem características inacessíveis?

Características inacessíveis como contra-alésagens que abrem dentro de outro bolsão ou bolsões com ângulos de extração negativos levam mais tempo para usinar — se é que são possíveis — porque a ferramenta de corte não pode acessá-las facilmente, o que por sua vez aumenta os custos.

Você deve garantir que uma ferramenta de corte tenha acesso total a todas as características dentro de uma peça sem ser bloqueada por outra característica.

5. Existem filetes externos?

Filetes externos, ou filetes nas bordas superiores de bolsões, bosses e ranhuras, requerem uma fresa excepcionalmente afiada e uma configuração precisa. Ambos os requisitos podem ser proibitivamente caros para algumas equipes de produto. Para evitar incorrer nesses custos, faça chanfro (bevel ou chamfer) — em vez de filete — nas bordas externas das características.

6. As paredes da peça são muito finas?

Quando se trata de usinagem CNC com metal, paredes finas aumentam chatter, o que pode comprometer a precisão do processo de usinagem e o acabamento superficial da peça. Com plásticos, paredes finas podem causar empenamento e amolecimento. Como tal, você deve fazer o seu melhor para evitar projetar peças com paredes finas.

A espessura mínima ideal de parede para metais é 0,8 mm e para plásticos é 1,5 mm. Você pode ser capaz de alcançar seções mais finas sem risco significativo, mas isso precisa ser avaliado caso a caso.

7. Existem furos de fundo chato?

Furos de fundo chato requerem operações de usinagem avançadas e frequentemente causam problemas posteriores para operações subsequentes como alisamento (reaming). Evite criar furos cegos com fundo chato — especialmente furos pequenos — e em vez disso use uma broca helicoidal padrão para criar furos com fundos cônicos. Ângulos de cone são comumente 118° ou 135°.

8. As brocas da máquina CNC podem entrar e sair facilmente?

A ponta da broca vai vagar quando entrar em contato com a superfície do material se essa superfície não for perpendicular ao eixo da broca. Além disso, rebarbas de saída irregulares ao redor do furo de saída tornarão a remoção da rebarba difícil. Para facilitar entrada e saída, evite projetar características de furo com faces de início e fim que não sejam perpendiculares ao eixo da broca.

Resumo de todas as 8 considerações de design para usinagem CNC

1. Evite projetar peças com bolsões profundos sempre que possível porque bolsões profundos e estreitos podem aumentar tempo e custo de usinagem.
2. Evite projetar características ou faces muito estreitas para uma fresa passar facilmente para prevenir quebra de ferramenta e chatter.
3. Cantos arredondados (meio) ou "dog bones" (direita) são boas alternativas a cantos internos agudos.
4. Garanta que uma ferramenta de corte tenha acesso total a todas as características dentro de uma peça sem ser bloqueada por outra característica.
5. Evite filetes externos (mostrados à esquerda) e opte por bordas chanfradas (direita) para economizar tempo e custo.
6. Evite projetar paredes finas, pois elas aumentarão chatter em metais e causarão empenamento ou amolecimento em plásticos.
7. Evite furos de fundo chato que podem causar problemas para operações subsequentes como alisamento.
8. Sempre que possível, projete características de furo com faces de início e fim perpendiculares ao acesso da broca.

Comece com um especialista em DFM e a Fast Radius

Projetar para fabricabilidade acelera o processo de usinagem CNC, reduz custos operacionais, eleva a eficiência energética e ajuda equipes de produto a criar peças limpas e funcionais. Consulte esta lista de verificação curta com frequência para garantir que seus designs estão no caminho certo, mas um parceiro de fabricação experiente como a Fast Radius pode oferecer insights mais matizados.

A equipe da Fast Radius pode ajudar engenheiros, designers e equipes de produto a garantir que não erram o alvo quando se trata de DFM. Temos acesso às mais recentes tecnologias de design digital disponíveis para que nossos parceiros possam levar seus designs ao próximo nível, enquanto fornecemos conselhos especializados sobre fabricabilidade e qualidade da peça. Além disso, nossos especialistas estão preparados para auxiliar clientes com design e prototipagem para uma gama de métodos de fabricação — desde usinagem CNC e moldagem por injeção até fundição de uretano e impressão 3D. Vamos criar algo incrível. Entre em contato conosco hoje.

Para mais lições de design e informações sobre tudo relacionado a usinagem CNC, confira o centro de aprendizado da Fast Radius.

Pronto para fabricar suas peças com a Fast Radius?