Diretrizes essenciais de projeto de usinagem CNC para resultados ideais

É verdade que a usinagem CNC é versátil e nem todos os projetos são possíveis. Em outras palavras, existem limitações e restrições que você precisa conhecer para garantir uma usinagem suave. As duas principais restrições de projeto CNC são;

Geometria da Ferramenta

A maioria das ferramentas de corte CNC tem um comprimento de corte limitado. Todos eles também vêm em formas e geometrias cilíndricas. Ao remover materiais de uma peça, essas ferramentas de corte transferem sua geometria cilíndrica para a peça. É por isso que os cantos internos de uma peça sempre têm um raio, independentemente do tamanho da ferramenta de corte.

Acesso à ferramenta

O acesso à ferramenta torna-se uma grande preocupação quando se trabalha em uma peça com uma relação profundidade/largura considerável. Essa preocupação ocorre porque as máquinas CNC cortam aplicando as ferramentas de corte na peça por cima.

Em outras palavras, seria difícil usinar uma peça inacessível do ângulo superior. A única exceção a esta regra ocorre durante a usinagem de rebaixo para peças usinadas CNC

Alinhar os recursos da sua peça ou componente a uma das seis direções principais é uma forma de mitigar esse desafio de acesso à ferramenta. Além disso, usar uma usinagem CNC de cinco eixos com excelente capacidade de retenção de peças significa que o acesso à ferramenta não é mais restrito.

No mundo da usinagem CNC, nenhum conjunto de padrões é geralmente aceito. Isso ocorre principalmente porque a indústria e as máquinas utilizadas estão sempre evoluindo. No entanto, algumas práticas recomendadas e recomendações ajudariam a garantir que a qualidade do seu design permaneça excelente. Estas recomendações incluem;

1. Bordas internas

O raio do canto vertical deve ser de pelo menos um terço da profundidade da cavidade ao criar arestas internas. Você pode usar uma ferramenta de diâmetro que tenha a profundidade de cavidade recomendada se usar os raios de canto indicados.

Os raios dos cantos ligeiramente acima do valor recomendado permitem cortar ao longo de um caminho circular em vez de um ângulo de 90 graus, produzindo um acabamento superficial com melhor nível de qualidade. É aconselhável empregar um corte inferior do osso em T em vez de reduzir o raio do canto se você precisar de um ângulo de 90 graus.

2. Buracos

Para criar furos, os maquinistas podem utilizar brocas ou equipamentos de fresagem de topo. É melhor usar tamanhos de broca padrão, medidos em unidades métricas ou imperiais, como guia ao determinar o diâmetro dos furos em seu projeto.

Tecnicamente, qualquer dimensão superior a um milímetro é viável. Os operadores de máquinas usam alargadores e equipamentos de mandrilamento para completar furos que precisam estar dentro de tolerâncias precisas. É melhor utilizar um diâmetro padrão para furos que exijam grande precisão e sejam menores que 20 milímetros.

Ao projetar peças para usinagem CNC, quatro vezes o diâmetro nominal é a profundidade máxima proposta para qualquer furo, mas 40 vezes esse valor é viável. O diâmetro nominal é normalmente 10 vezes a proporção.

3. Tópicos

O tamanho mínimo de rosca usado no desenvolvimento de itens usinados em CNC é M2, mas M6 ou superior geralmente é o ideal. Os maquinistas podem limitar o perigo de quebra do macho usando máquinas de rosqueamento CNC para cortar roscas tão pequenas quanto M6.

O comprimento mínimo da rosca deve ser 1,5 vezes o diâmetro nominal, enquanto o comprimento recomendado é três vezes o normal. Para qualquer rosca menor que M6, você deve adicionar um comprimento sem rosca na parte inferior do furo que seja 1,5 vezes o diâmetro nominal. Rosquear o furo em todo o seu comprimento é melhor para roscas maiores que M6.

4. Cavidades e Bolsos

Como as ferramentas de fresagem de topo têm uma restrição no seu comprimento de corte, a profundidade da cavidade recomendada pela indústria em qualquer projeto é quatro vezes a sua largura. Uma relação profundidade/largura mais baixa resultaria em maior evacuação de cavacos, deflexão da ferramenta e vibração.

O seu projeto CNC requer profundidades maiores? Uma maneira de resolver esse desafio é usar uma profundidade de cavidade variável e uma ferramenta especializada.

5. Texto pequeno ou em relevo

Pode ser necessário marcar as peças com números de peça ou nomes de empresas. Adicionar texto parece muito legal no design CNC personalizado, mas é demorado para processar. A gravação eletroquímica ou a marcação a laser geralmente são melhores.

Manter as melhores práticas, bem como conhecer os fundamentos da usinagem CNC, ajuda a garantir que a peça ou produto seja de alta qualidade. Com isso em mente, aqui estão algumas práticas recomendadas que você precisa ter em mente ao projetar peças para usinagem CNC de acordo com o tipo de usinagem.

1. Projeto para fresamento CNC

O fresamento CNC é uma técnica de usinagem que remove rapidamente o material da matéria-prima usando fresas redondas para obter o formato desejado. As fresadoras vêm em muitos designs diferentes, variando de 3 eixos a 12 eixos.

1.1 Ferramentas de corte comumente disponíveis

Considere as muitas ferramentas frequentemente acessíveis para fresamento CNC ao criar suas ideias de design de peças CNC, como fresas de topo. O custo e o prazo de entrega seriam reduzidos consideravelmente se fosse possível produzir as características e geometria necessárias usando ferramentas comuns.

Além disso, considere os tamanhos padrão das ferramentas ao criar seu projeto, pois um projeto com um raio menor que o padrão resultaria em complicações e custos de projeto.

1.2 Evite cantos internos afiados

É impossível obter cantos vivos com uma ferramenta de fresagem. A razão é que a ferramenta de corte usada aqui é redonda. Para usar uma fresadora CNC, seus cantos precisam ter raios, que devem ser maiores que a fresa usada para criá-los. Idealmente, o diâmetro da ferramenta de corte será o dobro do raio que ela está fazendo.

Os filetes também são necessários quando uma superfície inclinada ou inclinada encontra uma parede vertical ou aresta afiada. A menos que a superfície seja plana e normal à ferramenta, uma fresa de topo quadrada ou esférica sempre deixará material entre a parede e a superfície abaixo.

1.3 Evite espaços profundos e estreitos

Ferramentas longas geralmente vibram e desviam, o que resulta em um acabamento superficial ruim. Portanto, a profundidade final de corte de uma fresa de topo não deve ser superior a 15 vezes o seu diâmetro para cortar plástico, 10 vezes o seu diâmetro para cortar alumínio e 5 vezes o seu diâmetro para cortar aço.

Por exemplo, um corte de ranhura em um item de aço usinado com uma fresa de topo de 0,5″ e 0,55″ de largura não deve ser mais profundo que 2,75″. Como o raio interno do filete, ponto anterior, também depende do diâmetro da ferramenta neste caso, qualquer raio interno deve ser maior que 0,25″.

1.4 Projeto com os maiores raios internos possíveis

Uma fresa maior equivale a mais remoção de material por vez, o que reduz o tempo e os custos de usinagem. Sempre use os raios internos máximos permitidos durante o projeto. Quando possível, fique longe de raios menores que 0,8 mm.

Além disso, faça seus filetes um pouco maiores que o raio da fresa de topo; por exemplo, use um raio de 0,130″ (3,3mm) em vez de 0,125″ (3,175mm). O moinho seguirá um percurso mais suave, conferindo à superfície um polimento mais fino.

2. Projeto para Torneamento CNC

O torneamento CNC é um processo de usinagem que cria peças com simetria axial e geometria cilíndrica em um torno. O processo envolve segurar a peça em um mandril giratório enquanto a ferramenta de corte a corta no formato desejado. Este processo de usinagem resulta em melhor acabamento superficial e tolerâncias mais estreitas.

Aqui estão algumas dicas para fazer um projeto para corte CNC usando um torno

2.2 Evite cantos internos e externos afiados

Ao projetar para usinagem CNC, é importante evitar cantos vivos, tanto internos quanto externos. Adicionar um raio ao canto interno é uma forma de garantir que a ferramenta não suba em uma superfície maior. Outra forma de evitar cantos internos agudos é inclinar ligeiramente uma parede lateral íngreme. Com menos processos necessários, pode ser mais simples usinar contornos com uma única ferramenta de corte de torno.

2.3 Evite peças longas e finas

Evite utilizar peças longas e finas, pois é mais provável que girem de maneira irregular e trepidam contra a ferramenta. Ao fazer um componente longo, tente deixar espaço para uma broca central na extremidade livre e utilize um centro para manter a peça girando em linha reta. Além disso, mantenha a relação comprimento/diâmetro em 8:1 ou menos como orientação geral.

2.4 Evite paredes finas

Semelhante ao fresamento, a remoção excessiva de material pode causar tensão desnecessária na peça. Paredes muito finas também reduzirão a rigidez. No entanto, paredes finas dificultam a manutenção de tolerâncias rígidas. É por isso que é melhor manter a espessura da parede das seções torneadas acima de 0,02 polegadas em seu projeto para usinagem CNC.

2.5 Simetria de recursos

Cada recurso adicionado a uma peça torneada geralmente precisa ser simétrico em torno do eixo de torneamento. Serão necessárias usinagens e configurações mais complicadas para adicionar geometria ou recursos que não sejam axialmente simétricos. Degraus, cones, chanfros e curvas são características excelentes para torneamento.

Ocasionalmente é necessário adicionar características a uma peça torneada que não sejam axialmente simétricas, o que pode exigir uma operação diferente. Você pode manter um pouco de simetria mesmo quando isso for necessário.

3. Projeto para Perfuração

Este é o termo usado para operações que envolvem a criação de furos em peças de trabalho. As ferramentas utilizadas nesta operação possuem ponta cônica, o que permite mergulhar profundamente nos materiais durante a usinagem.

Considere as sugestões a seguir ao criar um projeto destinado à furação CNC.

3.1 Profundidade apropriada do furo

A perfuração nunca deve ir mais fundo do que 12 vezes o diâmetro da broca mais próximo. A razão é que brocas tão longas ou mais longas perdem rigidez, perdem a capacidade de manter uma tolerância rígida e têm maior probabilidade de quebrar. Além disso, considere aumentar o diâmetro do furo se precisar cavar mais fundo.

Porém, se for imprescindível um furo profundo, outra alternativa é furar em ambos os lados da peça. Lembre-se de que, como será necessária uma segunda configuração de usinagem, o processo de fabricação demorará mais e custará mais.

3.2 Evite buracos parciais

Como há uma grande probabilidade de a ponta se desviar, é melhor evitar furos parciais. Mas, se apenas uma parte do furo for necessária, mantenha o eixo da broca no material de forma que a peça segure a maior parte do furo.

3.3 Mantenha o eixo da perfuração perpendicular à superfície

O eixo da broca deve ser perpendicular à superfície para evitar desvio da ponta. Um bolsão raso e de fundo plano usinado na superfície de um objeto redondo freqüentemente permite que a broca entre perpendicularmente à superfície da peça. É melhor usar um furo piloto para resolver esse desafio, embora essa escolha seja necessária durante a programação da máquina CNC, e não no projeto da peça CNC.

3.4 Evite perfurar cavidades

Certifique-se de que não existam cavidades na peça ao planejar os locais dos furos em suas ideias de projeto CNC. O furo perfurado pode intersectar ligeiramente a cavidade se for necessário, desde que o eixo central do furo o faça.