If you’re new or unfamiliar with CNC machines and you don’t know what they are, it’s pretty basic. CNC stands for Computer Numerical Control. Essentially, there are lots of different CNC machines. Any machine controlled by a computer is technically a CNC machine, but today we will discuss CNC milling machines.
A fresagem tem muito alcance em várias áreas, desde a fabricação moderna até a engenharia. Qual será o escopo em 2024? Há diferentes fatores a serem considerados com base no crescimento tecnológico e nas demandas de vários setores.
Aqui está uma breve visão geral das aplicações de fresamento em outros setores de manufatura.
- Indústria automotiva e indústria aeroespacial
- Setor médico e de saúde
- Indústria de eletrônicos e semicondutores
- Setor de energia
- Indústria de ferramentas e matrizes
- Bens de consumo, construção e maquinário pesado
- Defesa e militar
CNC, inteligência artificial e manufatura inteligente estão ajudando a expandir seus usos nesses setores.
O que é fresagem?
Como usinagem CNC de precisãoA fresadora é uma parte das máquinas usadas no processo de usinagem. O fresamento é um processo de fabricação que usa uma ferramenta de corte rotativa para remover o material de uma peça de trabalho. O fresamento usa uma ferramenta de corte rotativa para remover o material de uma peça de trabalho.
Aqui está um detalhamento da fresagem:
- Ferramenta de corte rotativa: Imagine uma broca com várias bordas de corte ao longo de sua circunferência em vez de uma ponta pontiaguda. Essa ferramenta gira em alta velocidade.
- Peça de trabalho: This is the piece of material you’re shaping. It can be made of metal, plastic, wood, or foam.
- Remoção de material: À medida que a fresa giratória entra em contato com a peça de trabalho, ela lasca pequenos pedaços de material, aproximando-a da forma final desejada.
Aplicações da fresagem CNC
Aeroespacial: A usinagem CNC se desenvolveu em diferentes áreas do setor aeroespacial devido à sua natureza precisa e adaptável e à capacidade de processar uma ampla variedade de materiais. A fresagem é muito útil no setor aeroespacial, por exemplo:
- Peças da turbina
- Peças estruturais
Eletrônicos: A precisão e a miniaturização são importantes no setor elétrico. As máquinas de fresagem oferecem versatilidade para realizar cortes e formas complexas para vários componentes eletrônicos, como:
- Componentes
- gabinetes
Médico: No setor médico, são necessárias alta exatidão e precisão. O fresamento tem uma função crucial em dispositivos e instrumentos médicos, como:
- Próteses
- Órteses
- Implantes
- Outros instrumentos cirúrgicos.
Automotivo: A fresagem tem amplas aplicações no setor automotivo. É um processo versátil porque pode ser usado tanto para pequenas quantidades quanto para grandes produções. Os fabricantes fabricam diferentes peças, como:
- Peças do motor
- Flanges personalizados
Como funciona a fresagem?
Como já mencionado, a fresagem é um processo de fabricação subtrativo. Ele remove o material de um substrato bruto usando várias ferramentas de corte até produzir a peça desejada. A peça de trabalho é girada continuamente para proporcionar cortes precisos em ângulos variados. No entanto, será útil mencionar que todo o processo de fresamento leva algumas etapas até que a peça de trabalho esteja pronta.
Aqui estão elas:
Criação de modelo CAD
Você deve começar com um projeto de modelo CAD para a geometria da peça-alvo. Você pode criar o projeto/modelo de CAD para as matérias-primas da peça desejada usando o software Computer-Aided Design. Ele permite que você desenvolva modelos 2-D ou 3-D para vários conceitos de produtos.
Conversão de CAD para CNC
Você precisa converter o modelo CAD em um programa CNC porque as fresadoras CNC não entendem um modelo CAD. Entretanto, a conversão do modelo CAD em um programa CNC não é uma tarefa difícil. A maioria dos softwares de CAD tem esse recurso; você deve proceder de acordo com as instruções para obter os melhores resultados.
Configuração de fresadoras CNC
Em primeiro lugar, certifique-se de que as fresadoras estejam configuradas corretamente antes de começar. As etapas de configuração podem variar de acordo com a marca e o modelo da máquina. Certifique-se de verificar o fabricante e o modelo antes de usar a máquina. ir para usinagem CNC personalizada para saber mais.
Execução do programa
Depois de configurar a máquina, o operador pode iniciar o programa da máquina CNC. A máquina, então, realiza todo o processo de fresagem por conta própria. Quando o programa é concluído, a máquina fornece a peça necessária com a especificação correta.
Fresadoras e componentes
Tipos de fresadoras
Diferentes fresadoras CNC têm finalidades específicas. É importante entender essas diferenças para atender às suas necessidades de produção, como complexidade da peça, volume de produção ou requisitos de precisão.
Moinhos verticais
Os moinhos verticais são máquinas versáteis. Essas máquinas têm uma vasta utilização no setor de metalurgia. Os moinhos verticais têm fusos orientados verticalmente, o que permite a remoção precisa e eficiente do material.
Alguns recursos padrão dos moinhos verticais são apresentados a seguir:
- As fresas verticais oferecem uma ampla gama de tarefas de usinagem com suas configurações de vários eixos,
- Os moinhos verticais têm fusos verticais que permitem operações de perfuração e fresagem.
- Vários eixos permitem operações de usinagem complexas para peças intrincadas.
- Os moinhos verticais são ideais para aplicações que exigem alta precisão dimensional e tolerâncias rígidas.
- As fresadoras verticais CNC permitem a usinagem automatizada e precisa.
Moinhos horizontais
Eles têm fusos em posições horizontais. São bons para cortar materiais pesados e operações de grande porte.
Algumas características comuns dos moinhos horizontais são apresentadas a seguir:
- Os moinhos horizontais são melhor que os moinhos verticais para projetos complexos
- Esses moinhos têm ferramentas grossas e de corte curto
- Os moinhos horizontais são ótimos para projetos complexos
- Os moinhos horizontais são máquinas extremamente robustas e resistentes.
- Trilho-guia retangular altamente estável
- Esses moinhos são a escolha ideal para a remoção de material a granel em um curto espaço de tempo
- Rotação de 45 graus no sentido horário e anti-horário do cabeçote de fresagem
Moinhos de torre
Esses moinhos também são chamados de moinhos de torre. Esses moinhos têm uma mesa que pode ser movida em direções paralelas e verticais, ao mesmo tempo em que têm um fuso em posição para cortar o material. Geralmente, são usados para tipos específicos de fresamento que envolvem cortes em uma fresa.
Alguns recursos padrão dos moinhos de torre são apresentados a seguir:
- As fresadoras de torre são consideradas as máquinas de fresagem mais versáteis da atualidade.
- Eles podem ser reposicionados para melhorar a funcionalidade da máquina.
- Tem uma estrutura robusta e um design exclusivo.
- Incluir vários recursos fáceis de usar com maior funcionalidade
- As máquinas mais conhecidas são conhecidas por seu alto desempenho e baixa manutenção.
- Capaz de fabricar uma infinidade de produtos.
- Mais barato em comparação com as fresadoras horizontais.
Moinhos de cama
As fresadoras de leito são semelhantes às fresadoras de torre porque têm fusos ajustáveis, mas só movem a mesa perpendicularmente a eles. Enquanto isso, o fuso se move paralelamente.
Algumas características comuns dos moinhos de leito são apresentadas a seguir:
- Os moinhos de leito são projetados para trabalhos pesados
- Essas máquinas podem manusear peças maiores e mais pesadas do que outros tipos de fresadoras.
- Essas máquinas também são usadas para matrizes e moldes.
- Eles são comumente usados na fabricação de peças grandes para vários setores.
Quais são as principais peças de uma fresadora CNC?
Cinco partes principais da fresadora CNC incluem:
Base da coluna
A coluna e a base de ferro fundido suportam as operações realizadas nas fresadoras. A base na qual a coluna é montada contém óleo lubrificante e líquido de arrefecimento. A coluna suporta o joelho ao longo da mesa de trabalho. A base suporta o peso, que funciona como o alicerce da máquina.
Joelho
O joelho é preso à coluna por meio do corte em cauda de andorinha. Há um parafuso de ajuste vertical que auxilia e mantém sua posição. Esse tipo de parafuso também é chamado de parafuso de elevação. Ele deve se mover para cima e para baixo até sua base. O mecanismo de engrenagem é colocado dentro do joelho, enquanto a sela, que é posicionada na parte superior da coluna, pode se deslocar horizontalmente e é usada para dar movimento horizontal linear à peça de trabalho.
Mecanismo de alimentação elétrica
Esse avanço está localizado no joelho e é usado principalmente para controlar os avanços longitudinal, transversal e vertical. As taxas de avanço são definidas por meio de um código g ou com a ajuda de uma alça de seleção de velocidade no dispositivo.
Mesa de trabalho
É mais parecida com uma mesa retangular feita de ferro fundido. Ela apresenta ranhuras em T, onde a peça de trabalho pode ser fixada diretamente na mesa. Uma morsa ou qualquer outra ferramenta de fixação de trabalho pode ser montada para segurar peças menores e usiná-las com segurança e eficiência. A mesa de trabalho inclui a alimentação elétrica de velocidade variável longitudinal e as alças. Da mesma forma, outro parafuso de avanço no eixo X está situado abaixo da mesa e funciona engatando na porca para deslizar a mesa lateralmente.
Fuso
O fuso também é um dos componentes críticos da fresadora. Ele desempenha um papel fundamental na máquina. Quando em repouso, ele opera as ferramentas de corte. Ele também atua como suporte de brocas, pinças e muitos outros. Devido a essas diferentes formas e maneiras mecânicas de aplicar as fresas, uma fresadora pode ser operada de várias maneiras.
O processo de moagem (passo a passo)
Aqui está um detalhamento passo a passo do processo de trabalho das fresadoras:
Carregamento da peça de trabalho: A primeira etapa durante a configuração preliminar é colocar a peça de trabalho no avanço da mesa da máquina enquanto a outra extremidade é fixada. A localização imprecisa da fixação causará vibração, principalmente quando se usa alta velocidade para cortar ou moldar a peça de trabalho. Isso levará a imprecisões.
Seleção de ferramentas: Hoje, devido aos avanços tecnológicos, vários tipos de ferramentas são usados em uma fresadora. Escolha o tipo correto de ferramenta a ser usada com base no material que está sendo trabalhado e na extensão da modificação desejada.
Configuração da máquina: A configuração da máquina refere-se à alteração de determinados aspectos da máquina, como a velocidade do fuso, o fluxo de líquido de arrefecimento para a máquina-ferramenta, a taxa de avanço, a profundidade de corte etc.
Execução de fresagem: Quando a configuração é concluída, o operador inicia as operações reais de fresagem.
Desrespeito: O torneamento é o processo de aprimoramento das propriedades do material da peça de trabalho, submetendo-a a estresse mecânico. Isso leva a peça de trabalho a um estado indefinido que se aproxima da forma delineada. Isso é feito em uma alta velocidade de corte e taxa de avanço para reduzir a vida útil das ferramentas e, portanto, aumentar as chances de quebra.
Semi-acabamento: Após o desbaste, a velocidade reduz a fresadora. Normalmente, ela tem o formato da peça final que será produzida como resultado do trabalho.
Acabamento: Em comparação com os passes de desbaste, o acabamento é feito em uma baixa taxa de avanço e profundidade de corte. Para otimizar ou minimizar o erro, o objetivo é obter a peça de trabalho mais próxima das dimensões pretendidas pela máquina.
Descarregamento: O operador descarrega a peça acabada da fresadora.
Inspeção e controle de qualidade: Nesse estágio, o produto acabado é verificado para garantir que não haja defeitos. Normalmente, se houver alguma anomalia ou se for necessária uma remoção extra de material, o operador coloca a peça de volta na máquina e executa mais um ciclo de acabamento. Essa etapa é realizada até que a peça esteja aceitável.
Pós-processamento: A peça pode ter outras operações de usinagem secundária após o fresamento. Algumas das técnicas padrão de pós-processamento são:
- Rebarbação
- Limpeza
- Retificação de superfície
- Fonishing, etc.
Tipos de operações de fresagem
There are many different types of milling operations. Some of these are used to increase the capacity of the operation, some to improve the operation’s efficiency, and some for various other purposes.
Esses tipos podem criar partes de formas, embora sejam diferentes de acordo com a forma como a forma é composta.
Esses tipos diferentes são:
Fresamento de faces
Uma fresa de facear é usada quando há necessidade de criar o acabamento da superfície de uma peça de trabalho. As fresas de faceamento aplainam uma superfície ou produzem uma superfície áspera em uma superfície uniforme ou lisa. Também podem produzir acabamentos de superfície excepcionais sem nenhuma ondulação. O fresamento de faceamento pode ser realizado de forma automática ou anual. Há várias opções de fresas disponíveis para cada tipo.
Fresamento periférico
No fresamento periférico, a fresa é posicionada para cortar a peça de trabalho pela lateral. Assim, as bordas das ferramentas de corte deslizam sobre a superfície de trabalho em contato com a ponta da ferramenta. Esse é o inverso do processo de fresamento de face. Envolve o uso de uma fresa regular com um número igual de dentes e a largura da face. O fresamento periférico é preferível quando há uma grande profundidade de corte ou muito material a ser removido de uma só vez.
Fresamento de topo
Uma fresa de topo é usada da mesma forma que uma broca, mas tem uma geometria diferente. Não obstante, as fresas de topo são projetadas para realizar cortes radiais e axiais. As máquinas de perfuração que serão usadas só podem realizar operações de perfuração axialmente.
Fresamento de roscas
O fresamento de roscas é usado para cortar roscas e criá-las no lado interno de uma peça de trabalho. As fresas de rosca são usadas somente em roscas pré-perfuradas. Em sua estrutura, as fresas de rosca estão em um estado de rotação e rotação circunferencial dentro da periferia interna. Observa-se também que o torneamento de roscas é preferível em comparação com as fresas de roscas.
Vantagens e limitações do fresamento
Todos nós sabemos que o fresamento é um processo de usinagem versátil na fabricação. Ele tem muitas vantagens, mas também algumas limitações.
Algumas vantagens e limitações comuns são apresentadas a seguir.
Vantagens do fresamento
- A fresagem é um processo altamente versátil. Ele suporta vários materiais.
- A fresagem é ideal para a produção de grandes quantidades.
- A fresagem é um processo de produção rápido.
- Controles computadorizados para garantir que as peças acabadas sejam exatas e precisas.
- A fresagem aumenta a capacidade de projetar estruturas complexas.
- A automação ajuda na fresagem para reduzir os custos de mão de obra.
- Esse processamento de peças de fresagem CNC mostra boa adaptabilidade e flexibilidade.
Limitações da fresagem
- As fresadoras e as configurações exigem custos mais altos.
- A fresagem não é adequada para peças delicadas.
- É necessário um treinamento adequado para os trabalhadores e operadores para garantir medidas de segurança com ferramentas e folhetos.
Fatores que afetam a precisão do fresamento
Isso ocorre porque é fundamental obter resultados precisos na fresagem CNC. Abaixo estão alguns fatores que podem afetar sua precisão.
Qualidade da máquina-ferramenta:
Isso contribui significativamente para o estado geral e a precisão da própria fresadora CNC. Além disso, talvez seja necessário considerar fatores como a excentricidade do fuso (oscilação), a folga (folga nas engrenagens) e a planicidade da mesa, pois eles também podem resultar em imprecisões.
Seleção de ferramentas de corte
É fundamental escolher uma ferramenta de corte adequada para o material específico e sua operação. Os danos à superfície podem ser causados pelo uso de ferramentas sem corte ou danificadas. A manutenção adequada da ferramenta e as substituições em tempo hábil são vitais.
Fixação da peça de trabalho:
A peça de trabalho deve ser fixada com segurança na mesa da máquina para evitar movimentos durante o fresamento. Vibrações e imprecisões podem ocorrer com técnicas de fixação incorretas.
Parâmetros de corte:
Foi determinado que é essencial selecionar a velocidade, a taxa de avanço e a profundidade de corte adequadas. A precisão pode ser afetada por parâmetros incorretos, como deflexão da ferramenta, marcas de vibração ou até mesmo quebra da ferramenta.
Propriedades do material:
Diferentes materiais possuem características de usinagem distintas. Pode ocorrer deflexão inesperada ou desgaste da ferramenta devido ao comportamento imprevisto do material, afetando assim a precisão.
Erros de programação:
Pode haver percursos de ferramentas ou operações de usinagem imprecisos quando são cometidos erros na programação CNC. A verificação minuciosa do programa é essencial.
Condições ambientais: A expansão térmica decorrente de flutuações de temperatura pode levar a imprecisões dimensionais nas dimensões da máquina e da peça de trabalho. É necessário manter um ambiente estável.
Desafios comuns enfrentados no fresamento
A fresagem CNC tem seu próprio conjunto de desafios, embora possa ser usada em várias aplicações:
Quebra de ferramentas:
É possível que a quebra da ferramenta ocorra devido à seleção incorreta das ferramentas, ao excesso de força de corte ou ao desgaste da ferramenta. Isso resulta em atrasos na produção e aumento dos custos.
Marcas de conversa:
Quando há vibrações durante a usinagem, o acabamento da superfície torna-se inconsistente na peça de trabalho. A otimização dos parâmetros de corte e a garantia da afiação adequada da ferramenta podem ajudar a minimizar a vibração.
Distorção da peça de trabalho: As peças de trabalho finas ou sem suporte podem se dobrar ou deformar sob as forças de corte, levando a imprecisões dimensionais. O uso de grampos e acessórios estrategicamente posicionados pode resolver esse problema.
Estresse residual:
O fresamento deixa tensões no material que está sendo trabalhado. Isso afeta seu desempenho, exigindo etapas adicionais, como alívio de tensões e recozimento.
Seleção e gerenciamento do líquido de arrefecimento:
Uma má escolha do líquido de arrefecimento pode levar ao desgaste das ferramentas, à má evacuação dos cavacos e a problemas de acabamento da superfície. Portanto, é essencial escolher o tipo certo de refrigerante e fazer a manutenção adequada.
Recursos de usinagem complexos: É difícil fazer geometrias complexas ou manter tolerâncias rígidas sem recorrer a ferramentas específicas e técnicas de programação.
O futuro do fresamento
O futuro da fresagem é brilhante. Com a ajuda de tecnologias avançadas, a fresagem também evoluiu.
Veja algumas tecnologias modernas que mudaram completamente o processo de fresagem.
Inteligência Artificial (IA) e Aprendizado de Máquina
Os avanços contínuos em inteligência artificial e aprendizado de máquina revolucionaram a fresagem CNC recentemente. Essas tecnologias podem ser usadas para identificar os padrões necessários nos dados coletados das fresadoras CNC, permitindo a manutenção. Essas tecnologias podem aumentar a eficiência operacional geral das fresadoras.
Internet das Coisas (IoT)
Tecnologias inteligentes como a IoT permitem rapidamente a coleta e a análise de dados em fresadoras CNC. Essa tecnologia permite que os fabricantes observem o status de suas máquinas, corrijam quaisquer problemas e façam ajustes rápidos.
Automação
Atualmente, os processos de fresamento CNC estão se tornando totalmente automatizados. Todos os tipos de dispositivos avançados, como trocadores de ferramentas para lidar com diferentes ferramentas, peças de trabalho e até mesmo sistemas para monitorar o desgaste da ferramenta, estão cada vez mais populares.
Materiais avançados
A fresagem CNC está evoluindo com o uso de novos materiais avançados, incluindo compostos de fibra de carbono e ligas leves e de alta resistência.
Conclusão
A fresagem é um método de fabricação fundamental. Ele desempenha um papel fundamental em muitos setores para a fabricação de uma variedade de peças de qualidade. Ele envolve o acabamento de superfícies planas e curvas, o que o torna muito versátil.
Tecnologias modernas e ferramentas avançadas, como hélice, passo variável e fresas serrilhadas, aprimoraram ainda mais as operações de fresamento em termos de taxas de remoção de material, precisão de tamanho, estrutura de forma e tolerâncias de superfície.
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