Componentes automotivos, implantes médicos, peças de equipamentos de defesa e muitas outras aplicações exigem tolerâncias rígidas para sua funcionalidade, geralmente tão baixas quanto ±0.001 polegadas. O método de usinagem padrão não consegue atingir esse nível de precisão. Aí vem o papel da Usinagem de Precisão CNC. Diferentes máquinas e ferramentas precisas executam a operação de usinagem para peças e produtos precisos em todos os setores.
Para aproveitar essa precisão de fabricação, é preciso entender suas nuances. Então, vamos discutir o processo, equipamento, materiais, vantagens e aplicações da usinagem CNC de precisão.
O que é usinagem CNC de precisão?
Vamos começar com o que é usinagem CNC primeiro. É um processo de usinagem controlado por computador que remove automaticamente o material com base no projeto carregado e nas instruções digitais. A automação no movimento da ferramenta proporciona tolerância mais estreita 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 atingir essa precisão.
A principal importância da fabricação de precisão CNC é a produção de peças idênticas para as indústrias automotiva, médica, de defesa e outras. Os fabricantes usam vários equipamentos, como fresadora, configuração EDM e torno, para produzir peças usinadas com precisão.
Além disso, CAD e CAM também desempenham papéis cruciais neste processo. 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 o formato desejado.
Guia passo a passo para o processo de usinagem de precisão CNC
Projeto e Modelagem CAD
Depois de identificar os requisitos finais, os engenheiros ou projetistas criam um projeto de engenharia 3D detalhado contendo dimensões, tolerâncias, recursos, escalas e outras informações. Freqüentemente, softwares de computador como AutoCAD ou Solidworks facilitam a modelagem CAD de peças ou produtos pretendidos. Além disso, o Design para capacidade de fabricação (DMF) é uma consideração crucial nesta fase. O Modelo deve ser compatível com as técnicas de usinagem CNC de precisão.
Programação CAM e CNC
Em seguida, o software do sistema CAM gera as instruções para movimentação da ferramenta com base no modelo CAD, denominados códigos G&M. Este processo também é conhecido como programação CNC; os códigos podem ser lidos por máquinas de precisão CNC. O CAM também pode simular a trajetória ideal da ferramenta para remoção de material, o que ajuda a minimizar erros de arredondamento e a melhorar a precisão.
Na RapidDirect, os programas CNC são revisados por engenheiros antes da usinagem para reduzir o acúmulo de tolerâncias e retrabalho dispendioso.
Configuração da máquina CNC
A configuração precisa da máquina CNC envolve duas tarefas principais: configuração da ferramenta e fixação do trabalho. Primeiro, o operador instala a ferramenta na pinça ou porta-ferramenta e a peça na base da máquina ou mandril. No entanto, a máquina também pode ter um mecanismo de troca automática de ferramentas (ATC).
Nesta fase, a seleção correta da ferramenta (fresas de topo, fresas de face, brocas, etc.) e a fixação estável da peça e da ferramenta são essenciais para a precisão final. Ferramentas de usinagem inadequadas ou deflexão visual no alinhamento entre a ferramenta e a peça podem causar falhas significativas de qualidade em peças usinadas com precisão.
Usinagem da peça
A máquina estabelece conexões com o sistema de controle para processar as instruções de operação. Esta é a etapa de usinagem propriamente dita, onde o operador CNC define manualmente parâmetros como velocidade do fuso, profundidade, avanço, etc. Enquanto isso, o teste de parâmetros de ajuste fino pode ajudar a produzir as peças de acordo com os requisitos de precisão.
Pós-Processamento e Finalização
Esta é a etapa final e importante da Usinagem de Precisão CNC. Os componentes usinados podem conter marcas de ferramentas, rebarbas ou lascas, afetando a precisão das dimensões e a estética. Os métodos de pós-processamento, como retificação e rebarbação, podem obter as dimensões exigidas removendo materiais menores da superfície. Posteriormente, as estratégias de acabamento como jato de areia, galvanoplastia ou polimento melhoram a qualidade e a estética da superfície. 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 aos requisitos de precisão dimensional e acabamento superficial.
Tipos de máquinas CNC de precisão
Fresadoras, tornos, máquinas de eletroerosão (EDM), furadeiras e muitas outras trazem precisão à fabricação. Cada máquina possui uma capacidade específica e é adequada para tarefas de usinagem particulares. Por exemplo, um torno CNC é ideal para peças simétricas, enquanto uma fresadora é mais indicada para superfícies planas. Portanto, a máquina CNC mais adequada para você varia de acordo com... Designs 3D E funcionalidades necessárias. Ao combinar fresagem, torneamento, eletroerosão e retificação em um único fluxo de trabalho, o RapidDirect reduz as transferências que frequentemente causam desvios de tolerância.
Fresadoras CNC
A fresadora CNC envolve uma ferramenta de corte rotativa, que pode se mover ao longo de movimentos lineares e rotacionais multieixos com um avanço do revestimento da peça de trabalho. O fuso pode girar em alta velocidade (até 2400 rpm) sem comprometer a precisão e a qualidade, tão baixa quanto +/- 0.0025 mm. A fresagem de precisão CNC pode fabricar peças complexas a partir de peças planas e planas. Além disso, o fuso tem uma orientação horizontal ou vertical. Enquanto isso, algumas fresadoras avançadas podem ter ambos os recursos de orientação do fuso.
Torneamento CNC e Tornos
Tornos e tornos 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 através da obra) para remover e moldar o material. Assim, são utilizados para fabricar itens axialmente simétricos, como produtos cilíndricos.
Além disso, o método de torneamento CNC de precisão cria detalhes e formas intrincadas devido à rotação da peça em vez de ferramentas de corte. A ferramenta de papelaria pode se mover pela peça de trabalho para um processo preciso de remoção de material.
Máquinas de perfuração CNC
O mecanismo de Furação CNC envolve uma broca rotativa e uma peça de papelaria. 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 localizada: Primeiro, faça um furo raso na posição precisa e depois siga a imersão da broca, especialmente para materiais duros.
● Perfuração bicada: Para furos profundos, retraia a broca periodicamente durante o processo de perfuração para limpar cavacos e reduzir o acúmulo de calor.
Máquinas de descarga elétrica (EDM)
É o processo de usinagem sem contato que corrói o material ao gerar uma faísca elétrica (descarga) para criar os cortes. Aqui, a peça e a ferramenta atuam como eletrodos e criam descarga devido ao fluido elétrico no qual estão imersas. Este processo de usinagem de precisão exerce estresse mecânico mínimo e pode cortar metais duros e ligas como titânio e tungstênio. Além disso, as máquinas EDM são conhecidas pela sua capacidade de fabricar formas e detalhes complexos com alta precisão e repetibilidade, como matrizes e moldes.
Máquinas de corte a plasma CNC
Plasma refere-se a um feixe de gás ionizado resultante do intenso aquecimento do ar ou gases até 10°c. Na usinagem de precisão CNC, os cortadores de plasma CNC usam 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. Ao contrário do corte convencional por cisalhamento ou jato de água, oferece precisão de usinagem excepcional. A tolerância de corte a plasma pode ser tão baixa quanto 000 polegadas.
Máquinas retificadoras de precisão CNC
As retificadoras CNC são equipamentos de pós-processamento utilizados na fabricação de alta precisão. Eles contêm um rebolo giratório com uma camada abrasiva de espessura e tamanho de grão específicos. As peças usinadas são alimentadas no disco para remover imperfeições superficiais e alisar a superfície cortando os materiais menores e irregularidades com o abrasivo. Essas máquinas não são apenas capazes de processar as dimensões, mas também podem fornecer um acabamento polido ou até mesmo espelhado. As retificadoras de precisão podem produzir uma superfície lisa com um valor de rugosidade (Ra) de 3.2 a 0.8 μm.
Materiais adequados para usinagem CNC de precisão
Plásticos, metais, compósitos e alguns outros materiais podem ser usinados 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, adequado materiais para peças CNC de precisão A seleção do material deve ser baseada na funcionalidade exigida das peças e no ambiente operacional. A escolha do material desempenha um papel fundamental na precisão dos resultados, e é por isso que o RapidDirect oferece suporte a mais de 100 metais e plásticos de engenharia com parâmetros de usinagem validados.
Metais
A dureza dos metais e ligas exige ferramentas duras de precisão feitas com carbonetos revestidos de diamante. Enquanto isso, a consideração da expansão térmica e um sistema de resfriamento eficiente para combater o acúmulo de calor são essenciais para a usinagem de metal.
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 e despesas de bens materiais. Além disso, você pode ler mais sobre metais econômicos para usinagem CNC clique aqui.
Os metais comuns para usinagem de precisão são os seguintes;
- Alumínio 6061, 7075, 2024
- Aço 1018, 4140, 1045, A2, D2,
- Aço inoxidável 304, 316 e 17-4 PH
- Titânio Ti-6Al-4V
- Cobre: C101 e C110
- Latão C360 C260
- Bronze C932 e C954
- Inconel 718
- Monel 400
Plásticos
Um dos principais desafios da usinagem de plásticos 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 e usinado. Enquanto isso, as ferramentas para plásticos são ferramentas padrão de corte de metal duro.
Aqui está a lista de plásticos comuns usados em projetos de usinagem de precisão CNC;
- Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon cheio de óleo
- ABS
- Policarbonato (PC)
- polietileno
- Polioximetileno (POM) ou Acetal
- PTFF e PTFE preenchido (vidro, carbono, bronze)
- Poliéter Éter Cetona (PEEK)
- Acrílico (PMMA)
Principais aplicações e setores de peças de precisão CNC
Agora, vamos discutir onde exatamente as peças usinadas CNC ou produtos acabados são usados. 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 todos os setores.
| Expertise | Cenário de aplicação | Exemplos |
| Automotiva | Peças e protótipos personalizados | Suportes personalizados, componentes de motor, suportes de amortecedores, peças de transmissão, modelos de protótipos, painéis personalizados, etc. |
| Indústria aeroespacial | Componentes com requisitos de tolerância crítica | Componentes estruturais de aeronaves, escudos térmicos, pás de turbinas, peças de trens de pouso, bicos de combustível, carcaças de aviônicos, componentes de satélites, etc. |
| Produtos para uso Médico | Dispositivos que exigem alta precisão | Instrumentos cirúrgicos, implantes ortopédicos personalizados, próteses dentárias, peças de equipamentos de diagnóstico, stents cardiovasculares, etc. |
| Expositores e Eletrónica | Componentes compactos e precisos | Gabinetes de PCB, dissipadores de calor, conectores, invólucros de sensores personalizados, módulos de câmera, etc. |
Vantagens da usinagem CNC de alta precisão
Maior precisão e repetibilidade
A principal diferença entre a usinagem CNC padrão e de precisão é a precisão. Os equipamentos de usinagem de precisão CNC podem executar o mesmo conjunto de instruções para obter precisão e consistência em todos os lotes. Esta repetibilidade ajuda a garantir a produção de peças idênticas em grandes volumes.
Desperdício reduzido e eficiência aprimorada
As ferramentas e parâmetros ideais maximizam o uso de matérias-primas e minimizam sobras e desperdícios. Assim, a utilização eficiente de materiais reduz o desperdício e reduz os custos de materiais. Além disso, a qualidade de produção consistente, tempos de usinagem mais rápidos e o mínimo de itens com defeito devido à automação melhoram significativamente a eficiência geral da produção.
Geometrias Complexas com Tolerâncias Estreitas
Peças complexas como pás de turbina, implantes personalizados e moldes também podem ser fabricadas com precisão usando técnicas de usinagem de precisão. A capacidade multieixos, controle de ferramentas por computador, monitoramento e ajuste em tempo real e vários outros recursos permitem peças altamente complexas e produtos usinados com precisão, mantendo a precisão dimensional rigorosa.
Versatilidade do material
Ajustar as variáveis de usinagem CNC e a configuração das ferramentas nos permite acomodar vários materiais, desde tipos de titânio duro até alumínio macio e plásticos. Além disso, alguns metais e compósitos termofixos também são compatíveis. Este grande conjunto de opções de materiais CNC facilita a escolha do material mais adequado para as necessidades específicas de uma aplicação.
Flexibilidade na Produção
As técnicas de usinagem de precisão CNC, fresamento, torneamento, furação e EDM, são flexíveis com o volume de produção, quer você precise de alguns protótipos ou tiragens em grande escala. Conseqüentemente, a estratégia de fabricação just-in-time pode reduzir o tempo de configuração, ferramentas e usinagem de peças personalizadas.
Escolhendo um parceiro de usinagem de precisão CNC
Dois fatores principais na decisão de um confiável parceiro de usinagem de precisão para seus componentes e produtos são capacidades técnicas e experiência na indústria relacionada. A empresa deve ter as máquinas CNC e equipamentos de controle de qualidade para atender seus requisitos de usinagem. Consequentemente, você também precisa garantir as tolerâncias de usinagem que o fabricante oferece.
A RapidDirect é uma empresa chinesa de serviços de usinagem CNC de precisão com experiência nos setores automotivo, aeroespacial, eletrônico, médico, industrial e de tratamento de água, além de muitas outras indústrias em todo o mundo. Podemos fornecer usinagem de precisão. Tolerâncias de serviço de usinagem CNC tão baixo quanto 0.002 polegadas.
As características de nossos serviços de usinagem CNC precisos, porém econômicos, são;
- Máquinas CNC multieixos (3, 4 e 5)
- Cortadores EDM e Plasma CNC avançados
- Engenheiros e operadores especializados
- Rigoroso controle de qualidade e certificações ISO 9001 ou AS9100
- Prototipagem e execuções de pequenos lotes com opções flexíveis de escalabilidade
- Mais de 100 opções de materiais
- Comunicação centrada no cliente e prazos de entrega rápidos
Conclusão
A usinagem de precisão CNC aborda a complexidade e a precisão das dimensões. A automação e a mínima intervenção humana na operação dos equipamentos CNC permitem tolerâncias rigorosas. Juntamente com a precisão, as vantagens de velocidade, eficiência e personalização desta estratégia de fabricação reduzem tempo e economizam custos.
Você pode escolher isso fabricação precisa para diversas aplicações, desde componentes médicos até itens eletrônicos. Porém, considerando o fator custo e a necessidade de alta precisão para operação e durabilidade é igualmente importante maximizar o uso da tecnologia e minimizar o preço do serviço.
Perguntas Frequentes
A usinagem CNC refere-se ao controle automatizado de ferramentas de usinagem por meio de programas de computador, enquanto a usinagem de precisão se concentra em alcançar tolerâncias altamente rígidas e alta precisão na fabricação de peças.
A usinagem CNC pode atingir tolerâncias tão estreitas quanto ±0.001 polegadas (±0.025 mm) ou melhores. No entanto, depende muito das capacidades da máquina e do tipo de material da peça.
Os tipos comuns de máquinas de precisão CNC incluem fresadoras CNC, tornos, roteadores, EDMs, cortadores de plasma, cortadores a laser CNC e retificadoras.
A usinagem de precisão NC fabrica componentes de alta precisão em vários setores, incluindo aeroespacial, automotivo, médico, eletrônico e defesa – por exemplo, peças de motores de veículos, instrumentos cirúrgicos, caixas eletrônicas e protótipos personalizados.
Devido à sua tecnologia avançada e alta precisão, pode ser relativamente caro em comparação com os métodos de usinagem tradicionais. No entanto, o produto de longo prazo reduz o custo por peça devido à velocidade e eficiência de fabricação.
NC (Controle Numérico) A usinagem utiliza fitas perfuradas ou programas fixos para controlar os movimentos da máquina. Ela possui flexibilidade limitada e requer intervenção manual para alterar as instruções de usinagem.
CNC (Controle Numérico Computadorizado) A usinagem CNC utiliza um computador para armazenar, editar e executar programas de usinagem. Ela permite maior precisão, configuração mais rápida e melhor repetibilidade, tornando a usinagem CNC o padrão para a manufatura de precisão moderna.
DNC (Controle Numérico Direto) O sistema de usinagem conecta várias máquinas CNC a um sistema de computador central. Os programas são enviados, atualizados e monitorados em tempo real, o que é ideal para ambientes de produção com alta variedade de máquinas.
