O que é Usinagem de Precisão CNC?

Componentes automotivos, implantes médicos, peças de equipamentos de defesa e muitas outras aplicações exigem tolerâncias apertadas para sua funcionalidade, frequentemente tão baixas quanto ±0,001 polegadas. O método de usinagem padrão não consegue atingir esse nível de precisão. Aqui entra o papel da Usinagem de Precisão CNC. Diferentes máquinas e ferramentas de precisão executam a operação de usinagem para peças e produtos precisos em todos os setores.

Para aproveitar essa precisão de fabricação, você precisa entender suas nuances. Então, vamos discutir o processo, os equipamentos, os materiais, as vantagens e as aplicações da usinagem CNC de precisão.

Vamos começar com o que é usinagem CNC primeiro. É um processo de usinagem controlado por computador que remove material automaticamente com base no design enviado e em instruções digitais. A automação no movimento das ferramentas proporciona tolerâncias mais apertadas do que os métodos de usinagem convencionais. Enquanto isso, a usinagem de precisão normalmente envolve uma tolerância de ± 0,1 a 0,2 mm. Consequentemente, ferramentas de usinagem especializadas, parâmetros otimizados e manuseio especializado são as principais estratégias para alcançar essa precisão.

A principal importância da fabricação de precisão CNC é produzir peças idênticas para as indústrias automotiva, médica, de defesa e outras. Os fabricantes utilizam vários equipamentos, como fresadora, conjunto de EDM e torno, para produzir peças usinadas de precisão.

Além disso, CAD e CAM também desempenham papéis cruciais neste processo. O CAM converte o modelo 3D das peças em instruções de usinagem para a máquina CNC. Em seguida, a máquina dita todo o movimento da ferramenta de corte em um caminho pré-determinado até criar a forma desejada.

Após identificar os requisitos finais, engenheiros ou designers criam um projeto de engenharia 3D detalhado contendo dimensões, tolerâncias, recursos, escalas e outras informações. Frequentemente, softwares de computador como AutoCAD ou Solidworks facilitam a modelagem CAD das peças ou produtos pretendidos. Além disso,Design CNC para manufaturabilidade (DMF) é uma consideração crucial nesta fase. O modelo deve ser compatível com as técnicas de usinagem CNC de precisão.

Em seguida, o software do sistema CAM gera as instruções para o movimento da ferramenta com base no modelo CAD, chamadas códigos G&M. Este processo também é conhecido como programação CNC; os códigos são legíveis por máquinas de precisão CNC. O CAM também pode simular a trajetória ideal da ferramenta para a remoção de material, o que ajuda a minimizar erros de arredondamento e melhorar a precisão.

Na RapidDirect, os programas CNC são revisados por engenheiros antes da usinagem para reduzir acúmulos de tolerância e retrabalho dispendioso.

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A configuração precisa da máquina CNC envolve duas tarefas principais: a configuração da ferramenta e a fixação da peça. Primeiro, o operador instala a ferramenta na pinça ou no suporte de ferramenta e a peça de trabalho na mesa ou no mandril da máquina. No entanto, a máquina também pode ter um mecanismo de Troca Automática de Ferramentas (ATC).

Nesta etapa, a seleção da ferramenta correta (fresas de topo, fresas de facear, brocas, etc.) e a fixação estável da peça e da ferramenta são essenciais para a precisão final. Ferramentas de usinagem inadequadas ou desvio de visão no alinhamento entre a ferramenta e a peça podem causar falhas significativas de qualidade em peças usinadas de precisão.

A máquina estabelece conexões com o sistema de controle para processar as instruções de operação. Esta é a etapa real de usinagem, na qual o operador de CNC define manualmente parâmetros como velocidade do fuso, profundidade, taxa de avanço, etc. Em seguida, a máquina executa as instruções e as ferramentas se movem para realizar a usinagem da peça de trabalho. Enquanto isso, testes para ajuste fino de parâmetros podem ajudar a produzir as peças de acordo com os requisitos de precisão.

Esta é a etapa final e importante da Usinagem de Precisão CNC. Os componentes usinados podem conter marcas de ferramenta, rebarbas ou cavacos, afetando tanto a precisão dimensional quanto a estética. Métodos de pós-processamento, como retificação e rebarbação, podem atingir as dimensões exigidas removendo pequenas quantidades de material da superfície. Posteriormente, as estratégias de acabamento como jateamento, galvanoplastia ou polimento melhoram a qualidade superficial e a estética. Enquanto isso, algumas aplicações de baixo atrito, como hastes hidráulicas ou componentes rotativos, exigem acabamento para sua funcionalidade e desempenho.

A RapidDirect também integra processos de acabamento como retificação e polimento para atender tanto aos requisitos de precisão dimensional quanto de acabamento superficial.

Fresamento, torno, EDM, furação e muitas outras máquinas trazem precisão à manufatura. Cada máquina tem alguma capacidade específica e é adequada para tarefas de usinagem particulares. Por exemplo, um torno CNC é ideal para itens simétricos, enquanto uma fresadora é melhor para superfícies planas. Portanto, qual maquinário CNC é adequado para você varia conforme projetos 3D e recursos necessários. Ao combinar fresamento, torneamento, EDM e retificação em um único fluxo de trabalho, a RapidDirect reduz as transferências que frequentemente causam desvio de tolerância.

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A Fresamento CNC máquina envolve uma ferramenta de corte rotativa, que pode se mover ao longo de movimentos lineares e rotacionais multi-eixo com um avanço linear da peça de trabalho. O fuso pode girar em alta velocidade (até 2400 rpm) sem comprometer a precisão e a qualidade, com tolerância de até +/-0,0025mm. O fresamento de precisão CNC pode fabricar peças complexas a partir de peças planas e planas. Além disso, o fuso tem orientação horizontal ou vertical. Enquanto isso, algumas fresadoras avançadas podem ter ambas as capacidades de orientação do fuso.

Tornos e máquinas de torneamento também fazem parte da fabricação de precisão CNC. Um torno CNC ou centro de torneamento gira a peça de trabalho, e a ferramenta se move linearmente (ao longo e transversalmente à peça) para remover e moldar o material. Assim, eles são usados para fabricar itens axialmente simétricos, como produtos cilíndricos.

Além disso, o torneamento CNC de precisão método cria detalhes e formas intrincados devido à rotação da peça de trabalho em vez de ferramentas de corte. A ferramenta estacionária pode se mover pela peça de trabalho para um processo preciso de remoção de material.

O mecanismo de perfuração CNCenvolve uma broca rotativa e uma peça estacionária. À medida que a broca penetra na superfície, ela corta e remove o material da área de perfuração para criar um furo. As brocas têm o mesmo tamanho que o diâmetro do furo desejado.

As técnicas precisas de perfuração CNC são;

● Perfuração de centragem: Primeiro, faça um furo raso na posição precisa e, em seguida, prossiga com a imersão da broca, especialmente para materiais duros.

● Perfuração intermitente: Para furos profundos, retire a broca periodicamente durante o processo de perfuração para limpar as aparas e reduzir o acúmulo de calor.

É o processo de usinagem sem contato que erode o material gerando uma faísca elétrica (descarga) para criar os cortes. Aqui, a peça de trabalho e a ferramenta atuam como eletrodos e criam descarga devido ao fluido dielétrico no qual estão imersos. Este processo de usinagem de precisão exerce estresse mecânico mínimo e pode cortar metais e ligas duros como titânio e tungstênio. Além disso, as máquinas de EDM são conhecidas por sua capacidade de fabricar formas e detalhes intrincados com alta precisão e repetibilidade, como matrizes e moldes.

O plasma refere-se a um feixe de gás ionizado resultante do aquecimento intenso de ar ou gases até 10.000°C. Na usinagem de precisão CNC, as cortadoras de plasma CNC utilizam esse feixe para cortar materiais termicamente condutores. A unidade de fonte de alimentação fornece alta tensão para ionizar o gás que flui na tocha de plasma. Em seguida, a tocha concentra o plasma na peça de trabalho através de um bico para derreter o material e criar o corte. Diferentemente do cisalhamento convencional ou do corte por jato de água, ela oferece precisão de usinagem excepcional. A tolerância do corte por plasma pode chegar a 0,001 polegadas.

As retificadoras CNC são equipamentos de pós-processamento utilizados na fabricação de alta precisão. Elas contêm um rebolo rotativo rebolo com uma camada abrasiva de espessura e granulometria específicas. As peças usinadas são alimentadas no rebolo para remover imperfeições superficiais e alisar a superfície cortando os materiais menores e as irregularidades com o abrasivo. Essas máquinas não são apenas capazes de processar as dimensões, mas também podem proporcionar um acabamento polido ou até espelhado. Retificadoras de precisão podem produzir uma superfície lisa com um valor de rugosidade (Ra) de 3,2 a 0,8 μm.

Plásticos, metais, compósitos e alguns outros materiais são usináveis com máquinas CNC. No entanto, a fabricação de precisão CNC lida principalmente com metais e plásticos. As ferramentas e os parâmetros para cada material CNC são diferentes com base em suas propriedades e nível de usinabilidade.

Além disso, adequados materiais para peças de precisão CNC deve ser selecionado com base na funcionalidade necessária das peças e no ambiente operacional. A seleção de material desempenha um papel importante nos resultados de precisão, razão pela qual a RapidDirect oferece suporte a mais de 100 metais e plásticos de engenharia com parâmetros de usinagem validados.

A dureza dos metais e ligas exige ferramentas de precisão duras feitas com carbonetos revestidos de diamante. Entretanto, a consideração da expansão térmica e um sistema de resfriamento eficiente para combater o acúmulo de calor são essenciais para a usinagem de metais.

A seleção do metal também influencia o custo geral do projeto de usinagem, pois o custo do material é um fator de custo significativo. Portanto, equilibre as necessidades de propriedades do material e as despesas. Além disso, você pode ler mais sobre metais econômicos para usinagem CNC aqui.

Os metais comuns de usinagem de precisão são os seguintes;

Um dos principais desafios da usinagem de plástico é a sua sensibilidade ao calor. Portanto, as velocidades de produção são mais lentas do que as da usinagem de metal. No entanto, usinagem CNC de plástico ainda oferece precisão dimensional e um acabamento suave, conforme usinado. Enquanto isso, as ferramentas para plásticos são ferramentas de corte de carboneto padrão.

Aqui está a lista de plásticos comuns usados em projetos de usinagem de precisão CNC;

Agora, vamos discutir onde precisamente as peças usinadas em CNC ou os produtos acabados são utilizados. As aplicações podem ser vistas em áreas onde a tolerância e o acabamento superficial são importantes, como componentes de aeronaves e implantes médicos. Além disso, os plásticos são populares na usinagem de prototipagem de precisão e na produção de componentes industriais em diversos setores.

A principal diferença entre a usinagem CNC padrão e a de precisão é a exatidão. Os equipamentos de usinagem CNC de precisão podem executar o mesmo conjunto de instruções para alcançar alta precisão e consistência entre lotes. Essa repetibilidade ajuda a garantir a produção de peças idênticas em grandes volumes.

As ferramentas e parâmetros ideais maximizam o uso das matérias-primas e minimizam os cortes e desperdícios. Assim, a utilização eficiente de materiais reduz o desperdício e diminui os custos de material. Além disso, a qualidade de produção consistente, tempos de usinagem mais rápidos e itens defeituosos mínimos devido à automação melhoram significativamente a eficiência geral da produção.

Peças complexas como pás de turbina, implantes personalizados e moldes também podem ser fabricadas com precisão usando técnicas de usinagem de precisão. A capacidade multi-eixos, o controle computadorizado das ferramentas, o monitoramento e ajuste em tempo real e vários outros recursos permitem peças altamente complexas e produtos usinados com precisão, mantendo uma rigorosa precisão dimensional.

Ajustar as variáveis da usinagem CNC e a configuração das ferramentas nos permite acomodar diversos materiais, desde graus duros de titânio até alumínio macio e plásticos. Além disso, alguns metais e compósitos termofixos também são compatíveis. Esse grande conjunto de opções de materiais CNC facilita a escolha do material mais adequado para as necessidades de uma aplicação específica.

As técnicas de usinagem CNC de precisão — fresamento, torneamento, furação e EDM — são flexíveis quanto ao volume de produção, seja para alguns protótipos ou para grandes séries. Consequentemente, a estratégia de fabricação just-in-time pode reduzir o tempo de configuração, ferramental e usinagem de peças personalizadas.

Dois fatores principais na decisão de um parceiro de usinagem de precisão para os seus componentes e produtos são capacidades técnicas e experiência no setor relevante. A empresa deve ter as máquinas CNC e equipamentos de controle de qualidade para atender aos seus requisitos de usinagem. Consequentemente, você também precisa garantir as tolerâncias de usinagem que o fabricante oferece.

A RapidDirect é uma empresa de serviços de usinagem CNC de precisão sediada na China, com experiência em automotivo, aeroespacial, eletrônicos, médico, industrial e plantas de tratamento, bem como em muitas outras indústrias em todo o mundo. Podemos fornecer tolerâncias precisas de serviço de usinagem CNC de até 0,002 polegadas.

As características dos nossos serviços de usinagem CNC precisos e econômicos são:

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A usinagem de precisão CNC aborda a complexidade e a precisão dimensional. A automação e a mínima intervenção humana na operação de equipamentos CNC permitem tolerâncias rigorosas. Juntamente com a precisão, as vantagens de velocidade, eficiência e personalização desta estratégia de fabricação reduzem o tempo e economizam custos.

Você pode escolher este fabricação precisa para diversas aplicações, desde componentes médicos até itens eletrônicos. No entanto, considerar o fator custo e a necessidade de alta precisão para operação e durabilidade é igualmente importante para maximizar o uso da tecnologia e minimizar o preço do serviço.