Transição para peças pequenas no corte de metal CNC

Como um maquinista começou grande e se tornou micro

Quando comecei como maquinista há 25 anos, era um mundo muito diferente do que vemos hoje nos serviços de corte de metal CNC, onde as peças (e as ferramentas) estão cada vez menores e os requisitos cada vez mais exigentes. Mesmo 10 anos atrás, se alguém me perguntasse se eu estaria fazendo microusinagem, eu teria dito “Absolutamente não! É MUITO pequeno, muito mimado, muita dor de cabeça.” Mas então fui trabalhar na Metal Cutting Corporation e minha vida — e minha perspectiva sobre serviços de usinagem de precisão — mudou substancialmente.

Aqui estou eu, tendo o melhor momento da minha vida e amando os desafios que vêm com a microusinagem em uma empresa de corte de metal CNC de primeira linha. Então, o que foi tão diferente quando eu fiz a transição da usinagem de peças de 6' (182,88 cm) de comprimento para trabalhar em uma oficina que rotineiramente faz peças de 6 mm (0,236”) ou até mais curtas?

Tolerâncias mais rígidas e rebarbação mais desafiadora

Na Metal Cutting, 99% das peças que fabricamos são tão pequenas que temos que inspecioná-las sob um microscópio ou uma lupa para ter certeza de que certos recursos estão dentro da tolerância que o cliente pediu, com boa aparência e sem rebarbas. Como regra, as tolerâncias são muito mais apertadas ao fazer peças pequenas, e a rebarbação é mais desafiadora devido à dificuldade de acessar os recursos muito pequenos das peças. Como você rebarba uma peça com um diâmetro quase tão pequeno quanto um cabelo humano?

Neste micromundo, alcançar tolerâncias e rebarbação apertadas pode parecer o maior desafio ao fazer a transição do corte de peças grandes para peças muito pequenas. No entanto, aqui na Metal Cutting, aprendi rapidamente que tínhamos nossos próprios “segredos” que nos permitem manter tolerâncias muito apertadas e tornar a rebarbação mais fácil do que eu poderia imaginar, vindo de um mundo de peças grandes.

Além disso, vi em primeira mão que ao fazer o corte de metal CNC de peças pequenas versus grandes, existem diferenças fundamentais nos materiais usados; uma estonteante escolha de ferramentas para completar tarefas muito precisas; diferenças dramáticas nas velocidades e avanços usados ​​na produção de peças muito pequenas; e até diferenças em como o refrigerante é aplicado.

Materiais mais desafiadores

Quando comecei a fazer usinagem há 25 anos, normalmente trabalhava com materiais básicos, como aço inoxidável 303 e 304, latão e alumínio. Com o tempo, as serralherias CNC desenvolveram especialidades e nichos de mercado, e isso me permitiu aprender sobre materiais adicionais e trabalhar com metais mais “exóticos”.

Além disso, o processo de corte de metal CNC geralmente usa materiais muito diferentes para microusinagem. Por exemplo, enquanto o níquel-titânio pode ser usado para fazer uma peça pequena, como um clipe médico, esse material não é feito em tamanhos maiores para fazer uma peça grande, como um fuso de máquina. Então, quando cheguei à Metal Cutting em 2009, tive que aprender sobre uma nova seleção de metais, incluindo superligas e outros materiais extremamente difíceis de usinar. Quando comecei a trabalhar com tungstênio e molibdênio, pensei que nunca seria capaz de usiná-los para minha satisfação.

Felizmente, a Internet foi – e ainda é hoje – um recurso útil que forneceu orientação à medida que eu explorava novos materiais e diferentes maneiras de fazer as coisas no mundo da microusinagem. Por exemplo, o site do Practical Machinist oferece uma seleção abrangente de fóruns e tópicos de discussão onde você pode comparar notas e aprender com outros maquinistas experientes. Outra boa fonte são os fóruns CNCzone.com, de um site para profissionais e amadores. O sistema de quadro de avisos para as revistas Home Shop Machinist e Oficina do Maquinista é um recurso DIY inteligente para projetos simples; até o usamos para complementar o treinamento de nossos aprendizes de loja.

Seleção de ferramenta deslumbrante no corte de metal CNC

À medida que aprendi mais sobre os materiais mais exigentes utilizados nos serviços de corte de metal CNC para peças muito pequenas, passei a apreciar também a seleção de ferramentas que podem trabalhar com esses materiais e alcançar os resultados desejados sem quebrar. Da mesma forma, quando cheguei à Metal Cutting e comecei a usinar peças com diâmetros tão pequenos quanto um fio de cabelo humano, fiquei maravilhado com as ferramentas capazes de um trabalho tão preciso, bem como os engenheiros que as projetaram. Você pensaria que algo tão pequeno quebraria nas velocidades e avanços em que precisamos operar para lidar com a carga de cavacos da produção de milhares de peças pequenas.

Hoje, as empresas de corte de metal CNC têm a vantagem adicional de ferramentas que, se usadas corretamente, são mais fortes, mais duradouras e mais precisas; alguns nem precisam de refrigerante, e muitos estão disponíveis com diferentes revestimentos. De fato, agora existem possibilidades quase infinitas na disponibilidade de ferramentas; se você pode imaginar uma tarefa em particular, alguém provavelmente criou uma ferramenta que pode fazer isso.

Velocidades e avanços mais rápidos

Normalmente, há uma grande diferença nas velocidades e avanços ao usar o corte de metal CNC para produzir peças muito pequenas. Quando comecei a fazer usinagem, a velocidade mais alta que eu normalmente usava era 2.000 RPM; 10.000 RPM estava além dos meus sonhos mais loucos. Quando cheguei à Metal Cutting, o primeiro trabalho que fiz exigia 15.000 RPM para fazer um pequeno furo em uma peça e, para minha surpresa, consegui com perfeição. Hoje, ao realizar uma tarefa como cortar um furo de 0,013″ (0,3302 mm) de diâmetro, posso operar rotineiramente uma máquina a uma velocidade de 24.000 RPM.

Em geral, as velocidades são baseadas na ferramenta utilizada e nas orientações do fabricante da ferramenta; quanto menores as ferramentas, mais rápidos os RPMs geralmente são. Cada fabricante fornece uma fórmula para calcular a velocidade recomendada e o acabamento superficial por minuto (SFM). Os avanços variam dependendo da ferramenta e do fabricante, bem como do material a ser cortado e de qualquer tipo de revestimento presente.

Seguir as diretrizes do fabricante para velocidades e avanços mínimos e máximos ajuda a prolongar a vida útil da ferramenta e garantir bons resultados. Tenho certeza de que, como eu, 99% dos maquinistas diriam que começam devagar e se ajustam conforme necessário para alcançar os resultados desejados enquanto se esforçam para permanecer dentro dos parâmetros do fabricante.

Entrega de refrigerante na vanguarda

Quando comecei na usinagem, o processo de corte de metal CNC usava quase uniformemente o resfriamento por inundação, onde tanto a ferramenta quanto a peça são inundadas com refrigerante. Hoje, 99% das oficinas usam refrigeração através do fuso, que permite que a refrigeração seja fornecida diretamente à aresta de corte e expulse os cavacos para fora da área, para ajudar a evitar que a ferramenta aqueça e acumule material que pode causar perda de brilho na aresta ou até mesmo causar a quebra da ferramenta.

Esteja você usando uma ferramenta de torneamento, uma broca, uma fresa de topo ou uma barra de mandrilar, é fundamental certificar-se de que os cavacos sejam evacuados adequadamente; isso é especialmente verdade quando você está fazendo milhares e milhares de peças, como fazemos aqui na Metal Cutting. Além disso, ao contrário de peças grandes, pode ser mais difícil ficar atrás do corte em uma peça pequena. No entanto, nosso fornecimento de refrigeração de alta pressão ajuda a garantir que não tenhamos problemas com acúmulo de cavacos ou quebra da ferramenta; além disso, nos ajuda a obter um belo acabamento superficial nas peças que produzimos.

Assim como nas velocidades e avanços, é importante seguir as recomendações do fabricante da ferramenta sobre que tipo de refrigerante usar no processo de usinagem CNC; isso pode ajudar a evitar quebras, otimizar a vida útil da ferramenta e economizar custos. Aqui na Metal Cutting, normalmente usamos um refrigerante solúvel em água ou um óleo, dependendo das diretrizes da ferramenta, bem como do material que está sendo cortado e da preferência do maquinista.

O aprendizado nunca termina

Onde antes eu fazia corte de metal CNC com peças com tolerâncias de 0,020″ (0,508 mm) até 0,001″ (0,0254 mm), hoje na Metal Cutting eu usinava rotineiramente peças com tolerâncias de 0,00020″ (0,00508 mm) ou 0,00010″ (0,00254) mm), com TIR de 0,00050″ (0,0127 mm). Fazer essa transição exigiu desenvolver novas habilidades e explorar diferentes maneiras de fazer as coisas.

Acho que isso ainda é verdade hoje, quando continuo aprimorando minhas habilidades e trabalhando para aperfeiçoar ainda mais o processo de corte de metal CNC em cada projeto. Mesmo com trabalhos repetidos, acho que sempre posso fazer melhorias - por exemplo, acelerar o avanço ou o fuso, usar um refrigerante diferente ou ajustar outras variáveis ​​para aumentar a produtividade, acelerar o tempo de resposta e melhorar a rentabilidade.

Para obter dicas sobre como criar as melhores especificações para sua peça de metal pequena de precisão, baixe nosso guia gratuito, Como ajustar sua solicitação de cotação para sua vantagem máxima:perguntas frequentes no fornecimento de peças pequenas.