De modo geral, a usinagem por controle numérico computadorizado (CNC) é uma técnica de fabricação por dedução que produz peças acabadas removendo camadas de blocos sólidos chamados blanks.Fresamento CNC, um dos principais tipos de usinagem CNC, que utiliza ferramentas de corte que giram a velocidades de vários milhares de rotações por minuto (RPM) para remover material com precisão até que uma forma geral seja obtida. Além da fresagem, a usinagem CNC também pode utilizar tornos e brocas para produzir peças ou funções.
Como um processo de fabricação controlado por computador, a usinagem CNC produz peças com base em um modelo de projeto auxiliado por computador (CAD), que é enviado para a máquina-ferramenta CNC por meio de software de fabricação auxiliada por computador (CAM).
As máquinas-ferramentas CNC operam em um número variável de eixos. O tradicional máquina CNC de três eixos a ferramenta pode alterar a operação e as partes de trabalho dos três eixos lineares X, Y e Z. Essa técnica é mais eficaz para peças relativamente simples e rasas. Uma máquina de cinco eixos A ferramenta pode trabalhar em três eixos lineares, bem como em torno de dois eixos rotativos. Este corte mais complexo e profundo pode ser realizado, ampliando o potencial de design da peça.
Devido à sua alta precisão, alta velocidade e alto grau de automação, a usinagem CNC tornou-se um dos processos de manufatura subtrativa mais utilizados. Um dos usos mais comuns dessa tecnologia é a fabricação de protótipos de metal, porque este é atualmente um dos métodos mais eficazes para a produção de pequenas séries ou individuais peças metálicas. A usinagem CNC também é altamente escalável, o que significa que pode ser usada para produção única e protótipos, bem como produção em lotes pequenos ou grandes.
A usinagem CNC oferece muitas vantagens para os fabricantes, incluindo alto nível de automação, confiabilidade notável, repetibilidade e alta precisão geométrica. O processo também proporciona excelente acabamento superficial às peças e estabilidade diferenciada.
Felizmente, se essas restrições forem levadas em consideração no processo de design, o tempo e o custo de produção podem ser reduzidos, e o processo de fabricação também pode ser otimizado.
A usinagem CNC é um processo de fabricação popular, pois permite a produção de uma ampla variedade de peças, desde formas simples até estruturas complexas. No entanto, como toda tecnologia de fabricação, a usinagem CNC também apresenta algumas limitações de projeto. As detalhamos a seguir para garantir que seus produtos sejam projetados de forma otimizada para atender às nossas capacidades de usinagem CNC.
Ao submeter um projeto de produção, é útil incluir uma faixa aceitável ou tolerâncias para as dimensões de cada peça. As tolerâncias devem ser confirmadas para atender aos requisitos funcionais de uma determinada peça.
Embora a usinagem CNC possa atingir tolerâncias muito rigorosas, é importante lembrar que tolerâncias mais rigorosas do que nossos padrões de serviço geralmente resultam em tempos de produção mais longos e custos mais altos.
Se nenhuma tolerância específica for especificada no projeto do produto, o Rapid Direct mantém uma tolerância padrão de +/- -.005 para peças metálicas e +/- .010 para peças plásticas. Tolerâncias mais rigorosas são possíveis, embora possam levar mais tempo para serem implementadas porque a taxa de RPM deve ser reduzida para considerar a maior precisão.
Na fresagem CNC, é importante saber que todas as bordas verticais internas ou paredes terão um raio, não um ângulo reto. Isso ocorre porque as ferramentas utilizadas na fresagem CNC são cilíndricas, o que significa que não podem produzir bordas retas. Esse tipo de canto é chamado de filete de canto interno.
Ao projetar peças, levar em consideração os filetes dos cantos internos pode tornar o processo de produção mais eficiente. Por exemplo, recomenda-se especificar um raio não padronizado para permitir que a ferramenta corte e gire livremente sem a necessidade de parar e reposicionar. Além disso, fresar cantos arredondados com raios maiores é mais rápido e barato do que com raios menores.
A usinagem CNC, assim como outros processos de fabricação, é importante para garantir que o projeto da sua peça atenda à espessura mínima de parede. Em geral, recomenda-se escolher a espessura mais espessa possível e evitar paredes muito finas ou com características específicas. Isso ocorre porque as características específicas ou muito finas das ferramentas CNC são facilmente suscetíveis à vibração, o que pode causar interrupções ou danos.
A espessura mínima padrão da parede para metais usinados em CNC é de 0,030” (~0,76 mm) e 0,060” (~1,5 mm) para plásticos.
Se uma peça tiver sido usinada no tamanho e formato especificados, é possível adicionar roscas usando machos de corte, machos de conformação ou fresas de rosca. Ao projetar suas peças, é útil escolher o maior tamanho de rosca possível, pois machos menores apresentam maior risco de trincas durante o processo de produção.
Se possível, evite também roscas profundas, pois furos profundos resultarão em custos de produção mais altos (caso sejam necessárias ferramentas personalizadas). Da mesma forma, manter tamanhos de rosca personalizados no projeto da sua peça pode ajudar a reduzir custos e tempo de produção.
No Quick Guide, oferecemos uma série de serviços de usinagem CNC, incluindo um dos processos CNC mais comuns: a fresagem CNC. No processo de fresagem CNC, um material bruto é instalado na máquina-ferramenta, onde uma ferramenta de corte (como uma fresa de topo) é girada para cortar a matéria-prima. Essas ferramentas giram em velocidades extremamente rápidas, milhares de rotações por minuto (RPM), para remover o material da peça final.
Insista em ângulos internos arredondados: É impossível criar um ângulo interno agudo porque ferramentas rotativas redondas estão sendo usadas durante o fresamento CNC.
Utilize o maior raio possível: quanto maior a ferramenta utilizada, mais rápido o material pode ser removido. Certifique-se de que o maior raio interno possível esteja integrado ao projeto para facilitar o processo de fresamento.
Um material em bruto é instalado em um mandril rotativo durante a Processo de torneamento CNC. Quando a ferramenta fixa está em funcionamento, o mandril movimenta a peça. Tornos CNC são muito adequados para produzir peças simétricas ao longo do eixo central. Geralmente, são mais rápidos e baratos do que os produtos de fresamento CNC.
evite ângulos internos agudos: semelhante à fresagem CNC, o torneamento CNC também pode processar filetes externos e internos.
Simétrico, mas não muito fino ou muito longo: se uma peça for projetada para ser muito longa ou muito fina, a rotação se tornará instável durante o processo de produção, o que causará problemas de fabricação.
Como um processo de fabricação subtrativo, a usinagem CNC produz peças a partir de uma peça de matéria-prima (metal ou plástico). Este bloco é chamado de blank. Independentemente do material utilizado, escolher o tamanho correto do blank é um processo de produção crucial. Em geral, é aconselhável escolher um blank cujo tamanho seja pelo menos 0,125" (~0,3 cm) maior que a dimensão final da peça, o que explica a inconsistência das matérias-primas. Evite usar blanks muito grandes para minimizar o desperdício de material.
De modo geral, metais com alta tenacidade são mais fáceis de usinar porque as fresadoras CNC podem cortá-los com mais facilidade e atingir velocidades mais altas. Por exemplo, o latão é um dos metais mais fáceis de processar devido à sua boa ductilidade. A razão pela qual a liga de alumínio também é muito adequada para usinagem CNC é o seu rápido tempo de produção.
Embora o processamento de termoplásticos seja possível, as propriedades dos polímeros ainda representam desafios para o processamento CNC. Em primeiro lugar, devido à baixa condutividade térmica, muitos termoplásticos derretem ou dobram ao entrar em contato com fresadoras CNC ou brocas. No entanto, para peças que não exigem a resistência e a dureza do metal, os termoplásticos podem ser uma alternativa mais barata.
O pós-processamento é a etapa final do processo de usinagem CNC. No guia rápido, oferecemos uma ampla gama de tratamentos de superfície para finalizar suas peças e atendê-las às suas necessidades específicas. Vale ressaltar que, na usinagem CNC, o pós-processamento é opcional, pois a qualidade das peças processadas já é altíssima (consulte a seção "As-milled").
A anodização proporciona excelente resistência à corrosão em peças mecânicas, aumentando a dureza e a resistência ao desgaste da superfície, além de dissipar o calor. A anodização é o acabamento de pintura e primer mais comum, pois proporciona um tratamento superficial de alta qualidade. O guia rápido oferece dois tipos de anodização: Tipo II, que é resistente à corrosão; Tipo III, mais espesso e que aumenta a resistência ao desgaste. Ambos os processos de anodização permitem uma ampla gama de acabamentos de cores.
Como polimento de superfície de retificação, proporciona a rotação mais rápida das peças e não requer tratamento pós-processamento. O acabamento superficial das peças retificadas é equivalente a 125 µin Ra, podendo ser aumentado para 63, 32 ou 16 µin Ra. Pequenas marcas de ferramentas ainda podem ser visíveis na última peça.
O revestimento em pó é pulverizado diretamente sobre as peças processadas no processo de pulverização de pó. A peça revestida é então cozida em um forno para formar uma camada durável, resistente ao desgaste e à corrosão. Há uma ampla gama de cores opcionais no processo de revestimento em pó.
O jateamento com esferas consiste em soprar pequenas esferas de vidro sobre a superfície da peça processada de forma controlada. O resultado dessa técnica é uma superfície lisa com textura fosca. No processo de jateamento com esferas, diferentes materiais – como areia, granada, cascas de nozes e esferas metálicas – são aplicados para limpar peças ou prepará-las para o tratamento de superfície subsequente.
Se possível, simplificar o design dos produtos geralmente resulta em tempos de produção mais rápidos e custos mais baixos. Isso ocorre porque a criação de estruturas e superfícies complexas exigirá muitos cortes pequenos, que exigem um tempo de execução maior do que cortes mais simples e maiores em uma superfície plana.
Com base nas dicas, simplificar o projeto e garantir que ele integre tamanhos consistentes de raio de canto interno e furos pode reduzir drasticamente o tempo de usinagem. Em outras palavras, se possível, usar o mesmo tamanho reduzirá o número de substituições de ferramentas, e cada substituição de ferramenta custará tempo e dinheiro extras.
Como mencionado no guia anterior, a escolha do material pode ter um grande impacto no tempo de produção e no custo da usinagem CNC. Se possível, escolha materiais com boa trabalhabilidade, como latão ou alumínio. Para aplicações que não exigem a dureza e a resistência do metal, a usinagem CNC de materiais plásticos também pode ajudar a reduzir custos, pois os blanks são mais baratos.
Tolerâncias maiores e paredes mais finas costumam gerar custos mais altos na usinagem CNC, pois cortes mais precisos demandam tempo. Se o seu produto ou componente tiver uma faixa de tolerância permitida, escolha uma tolerância menor para reduzir o tempo e o custo de produção. O mesmo se aplica à espessura da parede: se possível, escolha uma tolerância maior.
O processamento de superfície geralmente é a etapa final do processo de usinagem CNC, o que também pode afetar o custo de todo o seu projeto. Escolher uma única superfície para sua peça ou produto pode resultar em melhor eficiência de tempo e custo. Se forem necessários vários tratamentos de superfície, isso ainda ajuda a reduzir o número de tratamentos de superfície diferentes.
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