Design CAD para CNC para Designers de Produto: Visão Geral Abrangente

Máquinas de controle numérico computadorizado (CNC) – que utilizam uma ferramenta cilíndrica rotativa para criar cortes em uma peça de trabalho autonomamente – revolucionaram completamente a indústria de manufatura. Esta tecnologia de manufatura elimina o erro humano comum em tecnologias de manufatura convencionais. Também oferece maior exatidão e precisão e maior velocidade de produção.

Mas ao fabricar com máquinas CNC, você não começa a cortar peças de trabalho imediatamente. Designers de produto devem primeiro projetar seu modelo em software de design assistido por computador (CAD). E para criar um design CAD 3D preciso e eficiente para máquinas CNC, você precisa saber algumas dicas essenciais de design CAD para CNC.

Este artigo apresenta dicas úteis para design CAD para CNC. Cobriremos algumas regras de design para criar cavidades, arestas internas, furos, texto e paredes. Também explicaremos o processo de preparação de designs 3D para fresamento CNC.

5 Regras para Design CAD para CNC

O processo de usinagem CNC é subtrativo – ele remove porções de material de uma peça de trabalho para formar o produto desejado. Esta natureza subtrativa causa algumas restrições no tipo de recursos que você pode usinar.

Por exemplo, é quase sempre impossível usinar superfícies inacessíveis pela ferramenta de corte. E mesmo depois que você encontra ferramentas de corte especiais capazes de acessar estas superfícies, você provavelmente ainda enfrentará o desafio de atingir espessura de parede desejável e tamanhos de cavidade. No entanto, você pode prevenir estes desafios aderindo às seguintes dicas durante a fase de desenho assistido por computador do seu processo de desenvolvimento de produto.

#1 Projetando Cavidades

Ferramenta de Fresa de Topo (End Mill)

Ferramentas de fresa de topo (usadas no fresamento CNC de cavidades) tipicamente têm um comprimento de corte de cerca de 3-4 vezes seu diâmetro. Como tal, recomendamos que você projete a profundidade da cavidade para ser no máximo quatro vezes a largura da cavidade. Isso ajuda a prevenir imprecisões na usinagem causadas por deflexão e vibração da ferramenta.

No entanto, se a funcionalidade do seu design requer maior profundidade, você pode querer considerar usar ferramental especializado para criar suas cavidades.

Saiba mais sobre os diferentes tipos de ferramentas de corte CNC.

#2 Projetando Arestas Internas

Devido à natureza subtrativa das máquinas CNC, elas criam cantos arredondados (ou filetes) entre as arestas internas de uma cavidade. Designers de produto contam com estes cantos arredondados incluindo uma dimensão de raio de canto interno em cada aresta interna em seu desenho CAD.

A dimensão do raio de canto interno depende do tamanho das ferramentas de fresa de topo disponíveis que atendem ao requisito de profundidade da cavidade que mencionamos anteriormente. Além disso, recomendamos que você projete seu raio de canto interno para ser pelo menos um terço da profundidade da cavidade.

No entanto, suponha que a funcionalidade do seu design requer raios de canto internos menores (ou um ângulo agudo de 90°). Nesse caso, recomendamos que você inclua um undercut em T-bone em vez de reduzir o raio de canto no seu modelo CAD.

#3 Projetando Furos

Oficinas de usinagem CNC tipicamente criam furos usando brocas. Estas brocas vêm em tamanhos padrão (ou diâmetros), variando de 0,5 mm a 38 mm. Recomendamos que você projete seus furos para ter uma dimensão similar a qualquer um dos tamanhos padrão de brocas. Isso elimina a necessidade de ferramental adicional, levando a menores custos de fabricação.

No entanto, se a funcionalidade do seu design requer furos com diâmetros não padrão, então um maquinista criará estes recursos de furo usando uma ferramenta de fresa de topo. Portanto, os mesmos requisitos que mencionamos para projetar cavidades também se aplicam aqui.

#4 Projetando Paredes

Você tem que prestar atenção especial à espessura da parede ao projetar paredes para manufatura CNC. Isso é porque paredes finas são geralmente desafiadoras para fabricar com precisão devido a vibrações da usinagem.

Recomendamos que você projete paredes para ter uma espessura mínima de parede de 0,8 mm para peças metálicas e 1,6 mm para plásticos. A exigência de dimensão de espessura de parede mais alta para plásticos é porque eles são mais propensos a amolecimento e empenamento que metais durante operações de usinagem.

#5 Projetando Texto e Letras

Textos e letras são bastante diretos de alcançar com usinagem CNC. Uma coisa a notar, porém: é mais custo-efetivo projetar peças com textos gravados em vez de texto em relevo. Isso é porque a máquina CNC remove menos material para alcançar textos gravados que textos em relevo.

Além disso, recomendamos que você use fontes sem serifa (como Arial, Avenir, Verdana) com tamanho de fonte maior que 22 pontos ao projetar peças com texto e letras.

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Preparando Seu Modelo de Design CAD para CNC para Usinagem CNC

As regras de design CAD para CNC ajudam a alcançar modelos CAD 3D otimizados, permitindo que qualquer oficina de usinagem CNC crie suas peças com precisão e custo-efetividade. No entanto, a máquina CNC não entende estes modelos 3D. Portanto, você precisa converter estes modelos em um formato compatível com a máquina CNC.

Um formato aceitável para máquinas CNC é o formato de arquivo dxf. A maioria dos softwares CAD permite que você salve seu arquivo no formato dxf, que pode então ser importado em um programa CAM e convertido em linguagem de programação CNC (também chamado de G-code). O G-code então automatiza a operação da ferramenta de corte e peça de trabalho para criar seu produto.

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