Fabricação de eixos de precisão:técnicas, dicas e insights de processos

O processo de usinagem de eixos é um método eficiente de fabricação de componentes mecânicos longos e cilíndricos de motores responsáveis pela transmissão de potência e torque dentro dos equipamentos. Além disso, esses eixos de precisão são de diversos tipos e são componentes necessários comumente utilizados em diversas aplicações e indústrias, desde a construção civil até máquinas industriais.

Porém, é essencial entender tudo sobre usinagem de eixos porque cada eixo usinado deve atender às necessidades específicas da aplicação pretendida. Este artigo discutirá o que é um eixo usinado e como processar eixos usinados personalizados. Você também aprenderá sobre as técnicas e considerações para uma usinagem de eixo eficaz.

O que é um eixo usinado?

Um eixo usinado é uma peça mecânica cilíndrica ou redonda que transfere movimento rotacional e potência entre vários componentes da máquina. Dependendo dos requisitos da aplicação pretendida, esses eixos usinados geralmente são feitos de metais como alumínio, titânio, aço ou aço inoxidável.

Essas peças do eixo são importantes na transmissão de força rotacional e torque dentro das máquinas, facilitando a operação e eficiência contínuas. Além disso, o eixo customizado pode garantir melhor desempenho e funções de uma máquina nas aplicações pretendidas.

Como processar eixos usinados personalizados?

A fabricação de eixos personalizados envolve uma série de procedimentos que ajudam a obter a dimensão, a precisão e o acabamento superficial preferidos. Como tal, seria melhor identificar a aplicação pretendida, as condições de trabalho e os requisitos do projeto para criar eixos personalizados funcionais. Aqui estão as etapas sobre como processar eixos usinados personalizados.

Design e Programação

A etapa inicial na fabricação de eixos usinados sob medida é projetar e programar. Você deve determinar as especificações de material, diâmetro e comprimento do eixo. Em seguida, você criará um arquivo CAD (projeto auxiliado por computador) para seu eixo usinado personalizado com software CAD.

Em seguida, gere caminhos de ferramenta para a máquina CNC de acordo com os requisitos das peças do eixo usando o pacote de software de fabricação auxiliada por computador (CAM). Para conseguir isso, você deve desenvolver um programa CNC (um conjunto de instruções legíveis por máquina conhecido como código G) usando o software CAM. Posteriormente, você irá carregá-lo no controlador da máquina CNC para orientar o processo de usinagem.

Configuração da máquina

Ao configurar uma máquina CNC para fabricar eixos, você deve escolher o tipo de máquina apropriado, como fresadora ou torno. Em seguida, prepare a peça de trabalho e escolha a ferramenta de corte correta, como fresas de topo ou ferramentas de torneamento. Além disso, certifique-se de que a peça de trabalho esteja firmemente fixada com os acessórios corretos e use ferramentas de corte afiadas.

Processo de usinagem de eixo

Seria melhor usar máquinas CNC para cortar os eixos personalizados de acordo com as especificações preferidas. Os maquinistas costumam utilizar o método de torneamento CNC devido à sua versatilidade e alta precisão na usinagem de componentes cilíndricos, como eixos personalizados. Ele gira o eixo cilíndrico à medida que o cortador remove o material. Porém, é necessário monitorar as etapas de usinagem e inspecionar os eixos usinados para garantir a qualidade.

Acabamento de superfície 

Há uma grande variedade de acabamentos de superfície compatíveis para você escolher após a fabricação de seus eixos personalizados. Esses acabamentos superficiais são adequados para melhorar a funcionalidade e a aparência física dos eixos usinados, garantindo que atendam aos requisitos da aplicação pretendida. Jateamento, anodização e passivação são exemplos típicos de acabamento superficial compatível para eixos personalizados.

Tipos de eixos usinados e seus usos

Os eixos usinados são de vários tipos, cada um com sua capacidade de carga, velocidade de rotação e usos diferentes. Os tipos comuns de eixos e seus usos incluem:

Eixos ocos

Os eixos ocos geralmente apresentam um orifício central ou vazio, permitindo a passagem de fluido, fio e outros componentes. Eles geralmente têm baixo peso em contraste com eixos sólidos de tamanho semelhante. Eixos ocos são aplicáveis ​​em veículos de corrida e aeronaves para reduzir o peso. Além disso, também são aplicáveis ​​a sistemas transportadores, bombas e dispositivos médicos.

Eixos roscados

Esses eixos usinados possuem roscas internas ou externas cortadas neles, que combinam com as roscas de uma peça correspondente, como uma porca. Essa forma de conexão é frequentemente encontrada em aplicações que exigem fixação ou desconexão frequente, como trabalhos elétricos ou hidráulicos. Os eixos roscados também são usados ​​em fusos roscados, parafusos de avanço e mecanismos de fixação.

Eixos Chavetados

Um eixo chaveado é um tipo de eixo usinado com uma chaveta cortada para proteger componentes como rodas dentadas, polias ou engrenagens. Os rasgos de chaveta usinados têm a mesma largura de uma chaveta. Como tal, o rasgo de chaveta acomoda a chave, engatando os dentes correspondentes do outro componente para evitar que ele gire independentemente ou escorregue. Os eixos chavetados são ideais para manter uma conexão em aplicações de alto torque, como motores e bombas.

Eixos estriados

Esses eixos usinados estriados têm ranhuras longitudinais ou estrias cortadas ao longo de seu comprimento que se encaixam em estrias correspondentes usinadas em um componente correspondente, como uma polia ou engrenagem. Esta é uma forma forte de conexão, permitindo uma transmissão de energia contínua, uma vez que nenhum movimento relativo ocorre entre as duas partes. Eles são frequentemente utilizados em aplicações que exigem posicionamento preciso ou transmissão de torque, como transmissões automotivas ou acoplamentos de engrenagens.

Eixos Cônicos

Um eixo cônico tem uma redução gradual de diâmetro ao longo de seu comprimento. Os eixos cônicos são frequentemente usados ​​em aplicações onde componentes como cubos de rodas automotivas, polias ou engrenagens devem ser montados com segurança.

Técnicas usadas na fabricação de eixos de precisão

Os fabricantes costumam empregar várias técnicas de usinagem de eixos de precisão para obter tolerâncias e acabamento superficial preferidos. Aqui estão os processos comuns de fabricação de eixos.

Torneamento CNC

Este processo é ideal para usinar peças torneadas cilíndricas, como eixos de precisão. A máquina CNC gira o eixo preso ao mandril enquanto a ferramenta de corte remove o excesso de material de sua superfície. O torneamento CNC fornece o diâmetro e o acabamento superficial necessários para eixos usinados. Mais importante ainda, o torneamento CNC é a sua opção ideal para situações de produção de alto volume, quando você precisa produzir muitos eixos rapidamente.

Fresagem CNC

O fresamento é uma técnica eficiente de corte de uma peça bruta com fresas rotativas para fabricar recursos como estrias, planos e rasgos de chaveta na superfície dos eixos de precisão. O processo envolve cortar o eixo estacionário nos formatos e tamanhos desejados com ferramentas rotativas multiponto.

Retificação CNC

A retificação CNC de precisão é uma técnica de usinagem que utiliza um rebolo abrasivo para suavizar a superfície dos eixos usinados, garantindo que os eixos atendam às dimensões e tolerâncias preferidas. Este processo funciona de forma semelhante à usinagem CNC, embora não utilize ferramenta de corte. Aqui, um rebolo rotativo engata na superfície do eixo para moldá-lo.

Perfuração CNC

O processo de perfuração CNC ajuda a usinar furos e canais em eixos de precisão, permitindo que as engrenagens sejam fixadas ao eixo. Essa técnica cria ranhuras de diâmetro e profundidade variados, permitindo que o eixo usinado funcione conforme o esperado. A perfuração não é cara e é mais simples do que outras técnicas.

EDM (usinagem por descarga elétrica)

A usinagem por descarga elétrica é uma técnica assistida para usinagem de eixos de precisão. Ele usa eletricidade para cortar a peça bruta, vaporizando-a. EDM é usado para cortar pequenas características de materiais metálicos. Mais ainda, a EDM é uma técnica eficiente para fabricar recursos complexos em eixos sólidos usinados.

Quais materiais estão disponíveis para usinagem de peças de eixo?

Vários materiais são adequados para usinar eixos de precisão para diferentes aplicações. Esses materiais devem apresentar excelente resistência e durabilidade para suportar os requisitos da aplicação pretendida. Os tipos comuns de materiais compatíveis incluem:

Alumínio

O alumínio é um material leve e resistente à corrosão. Apresenta excelente usinabilidade, sendo uma escolha para diversas aplicações onde o peso é crucial. O alumínio é o material ideal se a aplicação pretendida exigir eixos usinados leves.

Aço inoxidável

O aço inoxidável é um metal confiável para fazer eixos de precisão. Os engenheiros de produto costumam usar aço inoxidável quando a resistência à corrosão é crucial. Por exemplo, os aços inoxidáveis ​​304 e 316 oferecem excelente resistência à corrosão. Conseqüentemente, eles têm grande utilização em aplicações com alta exposição à água ou elementos corrosivos, como fábricas de processamento químico ou ambientes marinhos.

Aço Carbono

O aço carbono possui excelente resistência à tração e usinabilidade. Pode suportar tratamento térmico para aumentar sua dureza. Como resultado, é um material amplamente utilizado na usinagem de eixos. A classe 1045 é um exemplo adequado de material de aço carbono com resistência moderada, adequado para aplicações como eixos de bombas ou eixos de motores.

Titânio

O titânio é uma escolha comum para usinagem de eixos de precisão para aplicações de alto desempenho devido à sua alta relação resistência-peso e excelente resistência à corrosão. O setor aeroespacial utiliza frequentemente titânio para eixos de precisão devido às suas propriedades.

Liga de aço

Oferece alta resistência e tenacidade exigidas em eixos usinados com precisão. As ligas de aço 4140 ou 4340 são ligas típicas usadas para fazer eixos de precisão para aplicações pesadas, como máquinas ou grandes motores industriais.

Ligas de Níquel

As ligas de níquel são ideais para usinagem de eixos em aplicações altamente exigentes. Oferece notável resistência à corrosão e excelente resistência a altas temperaturas. Inconel é um bom exemplo de liga de níquel adequada para eixos de precisão em turbinas ou outras aplicações de alta temperatura.

Opções de acabamento de superfície para eixos usinados personalizados

Dependendo da aplicação pretendida dos eixos personalizados, os acabamentos superficiais são confiáveis para melhorar o desempenho, a durabilidade, a dureza, a corrosão e a resistência ao desgaste.

Passivando

A passivação personalizada do eixo ajuda a melhorar a superfície dos eixos de aço inoxidável. Envolve a limpeza da superfície do eixo usinado com uma solução ácida que elimina compostos de ferro livres e outros contaminantes. Como resultado, forma-se uma camada passiva de óxido na superfície do eixo, tornando-o mais resistente a elementos corrosivos.

Anodização

A anodização é principalmente adequada para eixos usinados em alumínio. Forma uma camada dura e resistente à corrosão na superfície do eixo usinado para melhorar seu apelo estético e resistência à corrosão. Os eixos anodizados aceitam vários corantes de cores para fins decorativos.

Galvanoplastia

A galvanoplastia é um tratamento de superfície confiável que melhora a superfície de eixos usinados, depositando sobre eles uma fina camada de metal como zinco, níquel ou ouro. Este acabamento superficial melhora sua resistência ao desgaste e à corrosão.

Jateamento de esferas

O jateamento de esferas é um excelente acabamento superficial que envolve a liberação de esferas de aço ou vidro fino em alta pressão para limpar a superfície de seus eixos usinados. O acabamento jateado dá aos seus eixos personalizados uma superfície limpa com uma aparência fosca ou acetinada.

Polimento

O polimento é um tratamento de acabamento superficial que evita contaminação e oxidação dos eixos usinados. Ele usa um material abrasivo para eliminar cortes e arranhões da superfície de seus eixos personalizados, aumentando sua resistência à corrosão e propriedades reflexivas.

Considerações e dicas ao fabricar peças de eixo

Existem certos fatores a serem examinados ao fabricar peças de eixo. Aqui estão considerações úteis para a fabricação bem-sucedida de peças de eixo.

Determine a carga e o torque esperados

É essencial determinar a carga e o torque esperados aos quais o eixo usinado será exposto na aplicação pretendida. Ajuda a garantir a fabricação de peças de eixo confiáveis ​​e precisas para evitar falhas no eixo. Mais especialmente, ele também pode decidir o material e o diâmetro ideais necessários para fabricar peças de eixo confiáveis ​​e funcionais.

Material do eixo

Fatores como resistência do material, temperatura e resistência à corrosão são significativos na decisão do material adequado na fabricação de peças de eixo. Isso ajuda a garantir que o eixo usinado e as peças durem muito e funcionem adequadamente na aplicação pretendida.

Além disso, o material escolhido deve ser capaz de suportar as cargas da aplicação sem falhar. Além disso, cada material de usinagem oferece seus prós e contras. Portanto, escolha aquele que atende aos requisitos e orçamento do seu projeto.

Defina o comprimento e o diâmetro do eixo

Usine o comprimento e o diâmetro do eixo e seus componentes de acordo com os requisitos das aplicações pretendidas para evitar imprecisões como deflexão e vibrações extremas. Mais importante ainda, ajudaria a escolher um formato de seção transversal que pudesse suportar efetivamente a carga a que os eixos serão expostos.

Acabamento de superfície

Adotar um acabamento superficial adequado para seus eixos usinados é crucial para garantir sua longevidade. Existem vários acabamentos de superfície compatíveis com diferentes tipos de eixos. As peças do eixo com acabamento em processos como anodização, revestimento em pó ou passivação resistem melhor à corrosão, ao desgaste e ao atrito.

Controle de qualidade na usinagem de eixos

Garantir o controle de qualidade é importante na fabricação de eixos usinados funcionais. Inspeções regulares de qualidade garantem que as dimensões do eixo usinado, as propriedades do material e o acabamento superficial atendam aos requisitos especificados. Como tal, você pode utilizar procedimentos como teste de rugosidade superficial, medição coordenada e teste de dureza durante o controle de qualidade.

Além disso, verificações de qualidade consistentes permitem detecção e correção eficientes de possíveis erros, mitigando desperdícios e garantindo que o eixo usinado atenda às especificações preferidas.

Capacidades de usinagem de eixos da WayKen

Como um fabricante rápido e confiável, os engenheiros e maquinistas da WayKen têm conhecimento profundo de várias técnicas de usinagem de precisão, incluindo usinagem CNC de 5 eixos, usinagem fresamento-torneamento, torneamento CNC de precisão, etc. Envie seus arquivos de design para receber orçamentos instantâneos hoje mesmo.

Conclusão

A usinagem de eixos envolve o uso de técnicas e tecnologias inovadoras para usinar eixos de acordo com as especificações do projeto. Existem diferentes tipos de eixos, cada um projetado precisamente de acordo com os requisitos de cada aplicação.

Perguntas frequentes

Qual é a tolerância padrão para eixos usinados com precisão?

As tolerâncias para eixos usinados variam de acordo com a aplicação e requisitos específicos. No entanto, as tolerâncias padrão para o diâmetro de um eixo usinado variam de +/- 0,01 mm a +/- 0,05 mm, enquanto as tolerâncias padrão para comprimento variam de +/- 0,1 mm a +/- 0,2 mm.

Qual é a finalidade de um eixo usinado?

Um eixo usinado é um componente rotativo crítico em motores ou máquinas responsável pela transmissão ou transferência de potência de um componente do motor para outro.

Qual técnica de usinagem é ideal para fabricar um eixo?

O torneamento CNC é o processo de usinagem mais adequado para a fabricação de um eixo. É um processo subtrativo amplamente utilizado que gira um material de estoque (hastes) preso a mandris enquanto uma ferramenta de corte especializada remove material dele para criar peças de eixo com as características desejadas.