O que é usinagem CNC?

O que é usinagem CNC?

CNC 101: O termo CNC significa 'controle numérico computadorizado', e oDefinição de usinagem CNC é que se trata de um processo de fabricação subtrativo que normalmente emprega controles computadorizados e máquinas-ferramentas para remover camadas de material de uma peça em estoque - conhecida como peça bruta ou peça de trabalho - e produz uma peça com design personalizado. Este processo é adequado para uma ampla gama de materiais, incluindo metais,plásticos, madeira,vidro, espuma e compósitos, e encontra aplicação em uma variedade de indústrias, comogrande usinagem CNC, usinagem de peças e protótipos para telecomunicações, eUsinagem CNC de peças aeroespaciais, que exigem tolerâncias mais rigorosas do que outras indústrias. Observe que há uma diferença entre a definição de usinagem CNC e a definição de máquina CNC – uma é um processo e a outra é uma máquina. Uma máquina CNC (às vezes chamada incorretamente de máquina C e C) é uma máquina programável capaz de realizar de forma autônoma as operações de usinagem CNC.

A usinagem CNC como processo e serviço de fabricação está disponível em todo o mundo. Você pode encontrar facilmenteServiços de usinagem CNC na Europa, bem como na Ásia, América do Norte e em outras partes do mundo.

Processos de fabricação subtrativos, comoUsinagem CNC, são frequentemente apresentados em contraste comprocessos de fabricação aditiva, como impressão 3D, ou processos de fabricação formativa, comomoldagem por injeção líquida . Enquanto os processos subtrativos removem camadas de material da peça de trabalho para produzir formas e designs personalizados, os processos aditivos montam camadas de material para produzir a forma desejada e os processos formativos deformam e deslocam o material em estoque para a forma desejada. A natureza automatizada da usinagem CNC permite a produção de alta precisão e alta exatidão, peças simples e econômicas ao cumprir execuções de produção únicas e de médio volume. No entanto, embora a maquinação CNC demonstre certas vantagens sobre outros processos de fabrico, o grau de complexidade e complexidade alcançável para o design de peças e a relação custo-eficácia da produção de peças complexas são limitados.

Embora cada tipo de processo de fabricação tenha suas vantagens e desvantagens, este artigo enfoca o processo de usinagem CNC, descrevendo os fundamentos do processo e os vários componentes e ferramentas da máquina CNC. Além disso, este artigo explora diversas operações mecânicas de usinagem CNC e apresenta alternativas para oProcesso de usinagem CNC.

Visão geral do processo de usinagem CNC

Evoluindo do processo de usinagem com controle numérico (NC)que utilizou cartões de fita perfurada, a usinagem CNC é um processo de fabricação que utilizacontroles computadorizados operar e manipular máquinas e ferramentas de corte para moldar materiais em estoque – por exemplo, metal, plástico, madeira, espuma, compósito, etc. – em peças e designs personalizados. Embora o processo de usinagem CNC ofereça vários recursos e operações, os princípios fundamentais do processo permanecem praticamente os mesmos em todos eles. O processo básico de usinagem CNC inclui as seguintes etapas:

• Projetando o modelo CAD
• Convertendo o arquivo CAD em um programa CNC
• Preparando a máquina CNC
• Executando a operação de usinagem

• Projeto de modelo CAD

  O processo de usinagem CNC começa com a criação de um projeto CAD vetorial 2D ou de peça sólida 3D internamente ou por umEmpresa de serviços de design CAD/CAM.Software de design auxiliado por computador (CAD)permite que designers e fabricantes produzam um modelo ou representação de suas peças e produtos juntamente com as especificações técnicas necessárias, como dimensões e geometrias, para a produção da peça ou produto.

  Os projetos de peças usinadas CNC são restritos pelas capacidades (ou incapacidades) da máquina CNC e das ferramentas. Por exemplo, a maioria das máquinas-ferramentas CNC são cilíndricas, portanto, as geometrias das peças possíveis através do processo de usinagem CNC são limitadas, pois as ferramentas criam seções de canto curvas. Além disso, as propriedades do material que está sendo usinado, o projeto das ferramentas e as capacidades de fixação da máquina restringem ainda mais as possibilidades de projeto, como espessuras mínimas das peças, tamanho máximo das peças e inclusão e complexidade de cavidades e recursos internos.

  Assim que o projeto CAD for concluído, o projetista o exporta para um formato de arquivo compatível com CNC, como STEP ou IGES.

  Tabelas de tolerâncias de usinagem CNC

  Ao especificar peças para uma oficina mecânica, é importante incluir todas as tolerâncias necessárias. Embora as máquinas CNC sejam muito precisas, elas ainda deixam algumas pequenas variações entre duplicatas da mesma peça, geralmente em torno de + ou – 0,005 pol. (0,127 mm), que é aproximadamente o dobro da largura de um fio de cabelo humano. Para economizar custos, os compradores devem especificar tolerâncias apenas em áreas da peça que precisarão ser especialmente precisas porque entrarão em contato com outras peças. Embora existam tolerâncias padrão para diferentes níveis de usinagem (conforme mostrado nas tabelas abaixo), nem todas as tolerâncias são iguais. Se, por exemplo, uma peça não puder ser absolutamente maior que a medida, ela poderá ter uma tolerância especificada de +0,0/-0,5 para mostrar que pode ser um pouco menor, mas não maior nessa área.

  Tabela 1: Tolerâncias Lineares em Usinagem CNC

  

Conversão de arquivo CAD

O arquivo de projeto CAD formatado é executado por meio de um programa, normalmente um software de manufatura auxiliada por computador (CAM), para extrair a geometria da peça e gerar o código de programação digital que controlará a máquina CNC e manipulará as ferramentas para produzir a peça personalizada.

Máquinas CNC usaram várioslinguagens de programação, IncluindoCódigo GeCódigo M . A mais conhecida das linguagens de programação CNC,em geraloucódigo geométrico, referido comoCódigo G , controla quando, onde e como as máquinas-ferramentas se movem – por exemplo, quando ligar ou desligar, quão rápido viajar para um local específico, quais caminhos seguir, etc. – através da peça de trabalho. O código de funções diversas, denominado código M, controla as funções auxiliares da máquina, como automatizar a remoção e substituição da tampa da máquina no início e no final da produção, respectivamente.

Uma vez gerado o programa CNC, o operador o carrega na máquina CNC.

Configuração da máquina

Antes de o operador executar o programa CNC, ele deve preparar a máquina CNC para operação. Estas preparações incluem a fixação da peça diretamente na máquina, sobrefusos de máquinas, ou na máquinaaté maisou dispositivos de fixação semelhantes, e anexando as ferramentas necessárias, comobrocase fresas de topo, até os componentes adequados da máquina.

Assim que a máquina estiver totalmente configurada, o operador pode executar o programa CNC.

Execução de Operação de Usinagem

O programa CNC atua como instruções para a máquina CNC; ele envia comandos da máquina que ditam as ações e movimentos da ferramenta ao computador integrado da máquina, que opera e manipula a máquina-ferramenta. O início do programa solicita que a máquina CNC inicie o processo de usinagem CNC, e o programa orienta a máquina durante todo o processo enquanto ela executa as operações de máquina necessárias para produzir uma peça ou produto com design personalizado.

Os processos de usinagem CNC podem ser realizados internamente – caso a empresa invista na obtenção e manutenção de equipamentos CNC próprios – ou terceirizados para empresas dedicadas.Prestadores de serviços de usinagem CNC.

Tipos de operações de usinagem CNC

A usinagem CNC é um processo de fabricação adequado para uma ampla variedade de indústrias, incluindo automotiva,aeroespacial, construção e agricultura, e capaz de produzir uma gama de produtos, como chassis de automóveis, equipamentos cirúrgicos, motores de aviões,engrenagens e ferramentas manuais e de jardim. O processo abrange diversas operações de usinagem controladas por computador – incluindo processos mecânicos, químicos, elétricos e térmicos – que removem o material necessário da peça de trabalho para produzir uma peça ou produto com design personalizado. Embora os processos de usinagem química, elétrica e térmica sejam abordados em uma seção posterior, esta seção explora algumas das operações mecânicas de usinagem CNC mais comuns, incluindo:

• Perfuração
• Fresagem
• Girando

Perfuração CNC

A furação é um processo de usinagem que empregabrocas para produzir furos cilíndricos na peça de trabalho. EmPerfuração CNC , normalmente a máquina CNC alimenta a broca rotativa perpendicularmente ao plano da superfície da peça, o que produz furos alinhados verticalmente com diâmetros iguais ao diâmetro da broca utilizada para a operação de perfuração. No entanto, as operações de perfuração angular também podem ser realizadas através do uso de configurações de máquinas especializadas e dispositivos de fixação. As capacidades operacionais do processo de perfuração incluemescarear, escareamento, alargamento etocando.

Fresagem CNC

O fresamento é um processo de usinagem que emprega ferramentas rotativas de corte multiponto para remover material da peça. EmFresamento CNC , a máquina CNC normalmente alimenta a peça de trabalho na ferramenta de corte na mesma direção da rotação da ferramenta de corte, enquanto no fresamento manual a máquina alimenta a peça na direção oposta à rotação da ferramenta de corte. As capacidades operacionais do processo de fresamento incluem fresamento frontal – corte de superfícies planas e rasas e cavidades de fundo plano na peça de trabalho – e fresamento periférico – corte de cavidades profundas, como ranhuras e roscas, na peça de trabalho.

Torneamento CNC

Torneamento CNC e usinagem multifuso – Crédito da imagem: Buell Automatics

O torneamento é um processo de usinagem que emprega ferramentas de corte de ponta única para remover material da peça rotativa. EmTorneamento CNC, a máquina - normalmente umTorno CNC —alimenta a ferramenta de corte em um movimento linear ao longo da superfície da peça rotativa, removendo material ao redor da circunferência até que o diâmetro desejado seja alcançado, para produzir peças cilíndricas com características externas e internas, como ranhuras, cones e roscas. As capacidades operacionais do processo de torneamento incluemtedioso, faceamento, canal ecorte de linha . Quando se trata de fresadora CNC versus torno, a fresagem, com suas ferramentas de corte rotativas, funciona melhor para peças mais complexas. No entanto, tornos, com peças rotativas e ferramentas de corte estacionárias, funcionam melhor para a criação mais rápida e precisa de peças redondas.