A usinagem CNC de precisão melhorou significativamente a fabricação ao fornecer a alta precisão necessária. Foi estudado que a usinagem de precisão reduz os custos de mão de obra de 20% para 30% em comparação com os métodos de máquina comuns.

Atualmente, a região da Ásia-Pacífico detém a maior participação de mercado (mais de 35,9% em 2022). Da mesma forma, espera-se que o mercado global de máquinas CNC cresça a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 7,3% de 2021 a 2028.

Essa técnica de usinagem definiu o padrão de velocidade, precisão, flexibilidade de projeto e tolerâncias rígidas. Como reconhecem 50% dos operadores de usinagem, ela ajuda a criar formas precisas com acabamentos suaves.

Muitos setores de manufatura em todo o mundo dependem de usinagem de alta precisão, o que exige uma parceria entre designers profissionais e engenheiros especializados. Os projetistas são responsáveis por criar layouts e transformá-los em instruções de fabricação.

Este artigo abordará o entendimento da usinagem de precisão, as considerações para a seleção do material adequado, o processo de usinagem CNC e sua aplicação.

Entendendo a usinagem CNC de precisão

A usinagem CNC representa o auge de um processo de fabricação altamente preciso devido à sua velocidade, precisão e capacidade de manter tolerâncias CNC rigorosas. Esse processo ajuda a criar formas exatas de metal, madeira, vidro e outros materiais. O núcleo de cada fabricante dedicado é um ambiente de produção competitivo baseado em práticas de engenharia precisas. Vamos entender esse processo e aprender como obter prisões na usinagem CNC.

O processo de usinagem CNC

A usinagem CNC é uma técnica de fabricação moderna que usa código de computador para controlar os movimentos do maquinário. É amplamente usada para criar componentes de metal e quando os componentes precisam ser idênticos. O método de usinagem CNC envolve o uso de comandos programados. Esses comandos controlam os movimentos das ferramentas de corte, garantindo a produção precisa e repetível de formas complexas.

Componentes críticos de uma máquina CNC 

A usinagem CNC pode ser complexa, com diferentes componentes trabalhando juntos para criar as tolerâncias rígidas necessárias para a produção. Elas consistem em muitas partes cruciais, algumas das quais incluem:

1. Fuso
2. Eixos
3. Trocador de ferramentas
4. Unidade de controle

Fuso

Esse componente segura e gira a ferramenta de corte ou a peça de trabalho, desempenhando um papel fundamental no processo de usinagem CNC. Sua velocidade e potência determinam a eficácia da remoção de material.

Eixos

A usinagem CNC envolve os vários eixos que permitem que a ferramenta de corte se mova em diferentes direções. Esse processo de múltiplos eixos permite a produção de projetos complexos e componentes usinados com precisão.

Trocador de ferramentas

Os trocadores de ferramentas alternam automaticamente entre várias ferramentas de corte para aumentar a produtividade e reduzir as intervenções manuais. Esse componente fundamental é necessário para a produção de peças de precisão com geometrias variadas.

Unidade de controle

A unidade de controle interpreta as linguagens de programação CNC (código G e código M) e direciona os movimentos da máquina. A programação do código G controla a posição e a velocidade da ferramenta. O código M gerencia as funções auxiliares, como o controle do líquido de arrefecimento e as trocas de ferramentas.

Linguagens de programação CNC

1. Código G

É a principal linguagem de programação usada na usinagem CNC, que determina a velocidade e os movimentos da trajetória da ferramenta.

2.  Código M

O código M complementa o código G gerenciando funções específicas da máquina, como girar o fuso ou trocar ferramentas. Isso é fundamental para a operação eficiente e a produção de peças precisas.

Como obter precisão na usinagem CNC?

Como parte da fabricação moderna, a usinagem CNC depende de métodos de usinagem precisos para criar peças exatas e detalhadas. Vamos explorar os aspectos essenciais da usinagem de precisão no fresamento CNC para precisão.

Precisão e calibração de máquinas-ferramenta

Precisão na usinagem CNC As técnicas de controle de qualidade dependem da precisão e da calibração das ferramentas. A manutenção regular e as calibrações precisas são essenciais para a operação correta da máquina. Isso pode reduzir os erros e garantir a produção de peças de alta qualidade.

Seleção e manutenção de ferramentas de corte

A seleção e a manutenção corretas dos instrumentos de corte para o material e a aplicação garantem a remoção eficiente do material e a qualidade do acabamento da superfície. A manutenção regular das ferramentas, como afiação e substituição de ferramentas desgastadas, evita defeitos e ajuda a melhorar a precisão.

Técnicas de fixação de trabalho para usinagem segura

Os procedimentos de fixação segura do trabalho evitam qualquer deslocamento indesejado durante o corte, o que pode gerar erros. Vários métodos são usados para fixar a peça de trabalho no lugar. Isso inclui tornos, grampos e outros acessórios específicos. Esses métodos auxiliam no corte longitudinal e no corte em formas específicas e exatas, preservando a forma dos produtos.

Seleção e aplicação do líquido de arrefecimento

A seleção adequada do líquido de arrefecimento reduz o calor e o atrito, que podem afetar a precisão. Ao aplicar a seleção correta do líquido de arrefecimento, suas aplicações mantêm a vida útil da ferramenta e o acabamento da superfície e evitam o superaquecimento. Ele garante a precisão dimensional do processo de usinagem CNC de alumínio e de outras operações de precisão.

Seleção de materiais para usinagem CNC de precisão

Os processos de usinagem CNC de precisão lidam com uma ampla gama de materiais, geralmente classificados em várias categorias, incluindo metal, plástico e madeira.

Por que o alumínio é uma escolha comum para a usinagem CNC de precisão

O alumínio é um material amplamente utilizado nos processos de usinagem CNC. Ele é relativamente leve, forte, facilmente usinável, resistente à corrosão e de uso muito geral. Essas características tornam o alumínio valioso para inúmeras aplicações automotivas, aeroespaciais, de construção e industriais.

Leve e resistente

O alumínio oferece uma combinação única de leveza e resistência. Essas propriedades o tornam ideal para a criação de aplicações em que os fatores peso e resistência são importantes, sem comprometer a integridade estrutural.

Excelente usinabilidade

O alunimun é favorável na usinagem CNC devido a uma de suas características usináveis. Ele permite que a máquina corte a peça rapidamente, crie formas complexas e faça o acabamento com precisão, reduzindo o tempo de usinagem e o desgaste das ferramentas.

Boa resistência à corrosão

Esse material produz uma camada de óxido natural que oferece excelente resistência à corrosão. Isso é particularmente benéfico em ambientes expostos à umidade e a produtos químicos. Esse recurso prolonga a vida útil das peças, reduzindo a necessidade de manutenção.

Versatilidade em várias ligas

O alumínio é fornecido em diferentes tipos, cada um com propriedades específicas para vários usos. Isso permite que os engenheiros escolham o melhor tipo para seu projeto, garantindo um bom desempenho e uma boa relação custo-benefício.

Entendendo as ligas de alumínio para um fresamento CNC preciso

Ao escolher o material perfeito para a usinagem CNC de precisão, é importante entender as ligas de alumínio mais populares. Cada liga tem propriedades exclusivas que contribuem para diferentes requisitos funcionais e de desempenho.

Foco no alumínio 6061 T6: Propriedades, aplicações

A liga 6061 T6 tem excelentes propriedades mecânicas e é amplamente utilizada em usinagem CNC de precisão. Ela tem alta resistência, excelente resistência à corrosão e boa usinabilidade. Essa liga é usada para componentes estruturais e componentes de máquinas de precisão.

Alumínio 6061 T6 vs. 7075

A liga de alumínio 7075 é mais resistente do que as ligas 6061, o que a torna ideal para aplicações de alta tensão. Ela é menos usinável e mais cara que a 6061. Entretanto, a 6061 oferece um melhor equilíbrio entre resistência, usinabilidade e custo.

Breve menção ao alumínio 6063      

O alumínio 6063 é uma liga comum usada com frequência em aplicações arquitetônicas devido às suas excelentes propriedades de acabamento. Ela é menos intensa que a 6061 e não é adequada para aplicações de alta tensão.

Considerações adicionais sobre a seleção de materiais

As seleções de materiais envolvem considerações adicionais, como funcionalidade da peça, restrições de peso e custo, para que seu projeto esteja à altura. Essas considerações garantem que o material selecionado atenda aos requisitos técnicos e econômicos.

Requisitos de funcionalidade e resistência da peça

A funcionalidade e os requisitos estruturais da peça dependem dos materiais adequados, que variam de acordo com suas propriedades exclusivas. Diferentes aplicações precisam de níveis variados de resistência e durabilidade, o que influencia a escolha entre ligas como 6061 e 7075.

Restrições de peso

As restrições de peso são o principal fator na criação de aplicações aeroespaciais e automotivas. As propriedades de leveza do alumínio reduzem o peso total do componente sem comprometer a resistência ou o desempenho.

Fatores de custo

Os fatores de custo são importantes ao selecionar o material apropriado para objetos específicos. Materiais com ligas versáteis têm características semelhantes, mas alguns são mais caros, como o 7075. O equilíbrio entre o custo do material e os benefícios específicos torna o projeto viável e garante o cumprimento do orçamento.

O processo de usinagem de peças metálicas de precisão

Os engenheiros preferem o processo de usinagem CNC para criar peças metálicas de precisão, que é altamente adequado para vários setores, como o aeroespacial, o automotivo e o eletrônico. Esse processo inclui o avanço de máquinas controladas por computador para obter tolerâncias apertadas e geometrias complexas.

Tipos de processos de usinagem CNC usados para peças de precisão

A usinagem CNC oferece vários processos para criar os componentes usinados com precisão; cada método atende aos critérios de diferentes aplicações e níveis de conformidade.

Fresamento de 3 eixos: Princípio básico e capacidades

O 3 eixos é o tipo mais simples de fresamento na usinagem CNC. Ele move a peça de trabalho ao longo dos três eixos para criar diferentes recursos e formas. Esse processo produz componentes com uma superfície plana, ranhuras e furos.

Fresamento de 4 e 5 eixos: Vantagens para geometrias complexas

Os recursos de fresamento de 4 e 5 eixos são maiores do que os de 3 eixos devido aos movimentos rotacionais ao longo dos eixos adicionais. Esses processos facilitam a produção de geometrias complexas e projetos intrincados, o que exigiria mais de três eixos.

Torneamento CNC: Adequado para peças rotativas

Durante o procedimento de torneamento CNC, a peça gira enquanto a ferramenta de corte se move ao longo de um ou dois eixos para criar formas cilíndricas ou cônicas. Esse método ajuda a produzir peças rotativas, como eixos, buchas e outros componentes redondos.

Fatores que afetam a precisão durante a usinagem

A obtenção de precisão na usinagem CNC de peças metálicas passa por vários fatores que influenciam a qualidade final e a precisão das peças.

Otimização do caminho da ferramenta

Uma otimização bem planejada do caminho da ferramenta garante que a ferramenta de corte siga a rota mais eficiente para acelerar o ciclo e melhorar a precisão. Ela minimiza movimentos desnecessários e produz uma força de corte consistente, o que leva a uma maior precisão.

Taxas de avanço e velocidades de corte

A taxa de avanço e a velocidade de corte afetam a qualidade da peça correspondente. As taxas de avanço são como a ferramenta de corte avança no material. A velocidade de corte representa a velocidade de movimento da ferramenta na superfície do material. Sua técnica de balanceamento adequada ajuda a remover o material com eficiência e a evitar o desgaste da ferramenta.

Minimizando a deflexão e a vibração da ferramenta

Minimizar as deflexões e vibrações da ferramenta é fundamental para criar a peça final com alta exatidão e precisão. Negligenciar esses aspectos durante a usinagem CNC pode causar força excessiva, superfícies irregulares e erros dimensionais. Portanto, o uso de porta-ferramentas rígidos, a otimização das condições de corte e a seleção da ferramenta certa podem reduzir as chances de erros inesperados.

Aplicações de componentes usinados com precisão

Os componentes usinados com precisão são essenciais em plataformas numéricas que exigem precisão, confiabilidade e aplicações de alta qualidade. A usinagem CNC de alumínio é normalmente a mais popular para a fabricação de peças complexas e personalizadas que atendem a especificações e requisitos de desempenho rigorosos.

Setores que dependem da usinagem CNC de precisão

• Aeroespacial e Defesa
• Automotivo e transporte
• Dispositivos médicos e eletrônicos
• Prototipagem e desenvolvimento de produtos

Aeroespacial e Defesa

Os setores aeroespacial e de defesa utilizam a usinagem de precisão para criar componentes de aeronaves, peças de motores e montagens complexas e garantir sua segurança e desempenho em condições extremas.

Automotivo e transporte

Os fabricantes adotam métodos de correspondência CNC de precisão para criar componentes altamente duráveis e funcionais para os setores automotivo e de transporte. Suas aplicações incluem peças de motor, produtos de transmissão e outros elementos essenciais.

Dispositivos médicos e eletrônicos

Os setores médico e eletrônico usam a usinagem precisa para fabricar implantes médicos, instrumentos cirúrgicos, caixas eletrônicas e dissipadores de calor.

Prototipagem e desenvolvimento de produtos

A prototipagem e o desenvolvimento de produtos utilizam a usinagem CNC para criar protótipos personalizados e peças de produção em pequenas quantidades, o que permite uma rápida prototipagem e reavaliação de novos produtos.

Exemplos de componentes usinados com precisão

• Peças de aeronaves, componentes de motores
• Implantes médicos, instrumentos cirúrgicos
• Carcaças eletrônicas e dissipadores de calor
• Protótipos personalizados e peças de produção de baixo volume

Peças de aeronaves, componentes de motores

Em condições operacionais difíceis, os componentes de alta precisão para motores e aeronaves garantem maior segurança e melhor aplicabilidade dos produtos no setor aeroespacial.

Implantes médicos, instrumentos cirúrgicos

Ferramentas como implantes médicos e instrumentos fabricados por meio de um processo conhecido como usinagem CNC de precisão oferecem as melhores medidas de segurança e desempenho.

Carcaças eletrônicas e dissipadores de calor

O processo de usinagem CNC fornece ao invólucro eletrônico e aos dissipadores de calor a usinagem precisa necessária, que protege os componentes sensíveis e gerencia com eficiência a dissipação de calor.

Protótipos personalizados e peças de produção de baixo volume

Além disso, a usinagem CNC precisa produz protótipos personalizados e peças de produção de baixo volume, pois são modelos detalhados e precisos para avaliação.

Conclusão:

A alta precisão é um requisito essencial do setor para a fabricação de componentes precisos e confiáveis. É nesse ponto que a usinagem CNC de alta precisão desempenha um papel importante. Essa tecnologia tem várias vantagens, incluindo a facilidade de usinagem e a alta precisão. Suas aplicações incluem componentes e motores de aeronaves, usos médicos, como implantes, e usos eletrônicos, como peças de carcaça. Os próximos avanços na usinagem CNC de precisão podem incluir automação aprimorada e a integração de IA na otimização e em materiais avançados. Sem dúvida, os avanços na usinagem CNC criarão estratégias de fabricação ainda mais sofisticadas e precisas.