Os furos são uma característica essencial de quase todas as peças ou ferramentas de usinagem, seja para fins estéticos ou de montagem. No mundo da fabricação orientado à precisão, precisamos de furos precisos e precisos. É aqui que entra a perfuração CNC.
É um tipo de usinagem CNC processo, dedicada à criação de furos precisos em diversos materiais. Ele atende a tudo, desde tarefas simples de furo único até operações complexas de vários fusos.
Este artigo fornece uma visão aprofundada da furação CNC, seu processo detalhado, suas ferramentas e os tipos de furadeiras.
O que é perfuração CNC?
A perfuração CNC é um processo de usinagem subtrativa controlado por computador, no qual uma broca rotativa cria um furo redondo em uma peça estacionária (talvez madeira, metal, plástico ou composto).
Para furar, os operadores forçam uma broca helicoidal rotativa com múltiplas arestas de corte em uma peça de trabalho para criar um furo redondo e plano que corresponda ao diâmetro da broca. O furo resultante serve principalmente para montagem, acomodando parafusos ou porcas.
Tradicionalmente, os trabalhadores realizam manualmente o processo de perfuração usando uma broca motorizada, geralmente em uma furadeira. Eles ajustam manualmente o movimento da ferramenta de corte e a profundidade do corte. No entanto, a furação CNC automatiza todo esse processo, executando um código programado para ditar a operação de furação.
Vantagens da técnica de perfuração CNC
A automação e o controle por computador tornam as operações de perfuração CNC bastante úteis em aplicações industriais onde precisão, exatidão e eficiência são requisitos. Algumas vantagens do processo são:
Precisão e exatidão na perfuração
As máquinas CNC, com seu controle numérico e programação, alcançam alta precisão. Eles fazem furos consistentemente com tolerâncias tão estreitas quanto ±0.005 polegadas (±0.127 mm). Isso torna a perfuração CNC um processo de usinagem procurado por uma variedade de indústrias.
Maior eficiência e produtividade
Em comparação com os métodos tradicionais de perfuração, o processo de perfuração CNC aumenta drasticamente a eficiência e a produtividade. Isto se deve em grande parte à sua automação, que minimiza a intervenção humana e reduz a probabilidade de erros. A velocidade também supera o processo manual, o que leva a um tempo de produção mais rápido.
Capacidade de lidar com tarefas complexas de perfuração
A versatilidade das máquinas CNC permite-lhes lidar com tarefas de perfuração complexas que seriam desafiantes, se não impossíveis, de realizar manualmente. Com a usinagem CNC, podemos fazer furos de diversos tamanhos e profundidades com precisão e consistência.
Como funciona a perfuração CNC? Procedimento passo a passo
A perfuração CNC aparece apenas como uma simples operação de perfuração. Mas é preciso muito para alcançar essa precisão. Aqui está um detalhamento do processo:
Passo 1: Criando a Geometria da Peça
Projete a geometria da peça em softwares CAD, como SolidWorks ou Fusion 360. Este projeto possui todos os detalhes técnicos com dimensões; a localização dos furos, seu tamanho e profundidade. É como um projeto que define todos os requisitos de maneira precisa.
O software CAD geralmente combina com o software CAM para converter projetos em código G, a linguagem de programação que as furadeiras CNC entendem.
Passo 2: Escolha do Ciclo de Perfuração Apropriado
A seguir, na programação em código G, você pode escolher qualquer um dos três ciclos de perfuração, com base em seus requisitos específicos:
- G73 (Ciclo de quebra de cavacos): Ideal para profundidades de furo superiores a três vezes o diâmetro da broca, mas dentro do comprimento efetivo da lâmina da broca.
- G81 (Circulação em Furos Rasos): Adequado para fazer furos centrais, chanfrar e furos que não excedam três vezes o diâmetro da broca. Além disso, escolha perfurar com ferramentas de resfriamento interno para aumentar a eficiência.
- G83 (Circulação de Furo Profundo): Usado para processar furos profundos.
Etapa 3: escolha da ferramenta e do porta-ferramenta adequados
A broca tem um papel fundamental na criação de furos. Normalmente, uma broca helicoidal é usada por sua versatilidade. No entanto, brocas centrais e brocas escalonadas também são opções para aplicações específicas.
A escolha do porta-ferramenta, que segura a ponta da ferramenta, é igualmente crítica. Você precisa selecioná-lo após considerar os tipos de cone, compatibilidade da haste e balanço da ferramenta. As opções comuns para brocas CNC são porta-pinças, porta-fresas e mandris hidráulicos.
Etapa 4: Determinando os parâmetros apropriados da ferramenta
Insira os parâmetros de ferramenta necessários, como comprimento e diâmetro, no sistema CAM. Esses parâmetros são importantes para garantir que a ferramenta opere corretamente dentro das especificações pré-determinadas da peça.
Etapa 5: Configurando a Furadeira CNC
Coloque e prenda com segurança a peça de trabalho na máquina. Certifique-se de que as pontas da ferramenta estejam montadas corretamente no porta-ferramentas. Para uma fixação firme, utilize placas de fixação, grampos ou mandris magnéticos. Mantenha-os próximos à área de perfuração e não os aperte demais.
Etapa 6: Programar a furadeira CNC
Tradicionalmente, os operadores escreviam códigos G manualmente. Agora, softwares avançados de CAD e CAM geram automaticamente esses códigos. Com algumas pequenas modificações, eles são alimentados na máquina CNC. Essa automação agiliza o processo de configuração.
Você pode fazer uma simulação para ver se tudo funciona bem e se há algum erro no programa. Além disso, ligue o sistema de refrigeração complementar da máquina.
Etapa 7: Processo de Perfuração Real
Uma vez iniciada a operação, a máquina CNC segue com precisão os caminhos programados. A broca se move para as coordenadas designadas e executa a perfuração nas profundidades e diâmetros especificados. O sistema automatizado da máquina gerencia a velocidade e a taxa de avanço, garantindo uma perfuração eficiente e precisa.
Etapa 8: verificação de qualidade e pós-processamento
Após a perfuração, inspecione a peça de trabalho quanto à precisão e qualidade. Os técnicos fazem medições para garantir que as tolerâncias estejam dentro dos limites especificados. Qualquer pós-processamento necessário, como rebarbação ou acabamento adicional, é realizado para atender às especificações finais.
Dica bônus: considerações importantes para criar furos de precisão
Para alcançar os resultados de perfuração desejados, estas informações adicionais podem ajudar:
Dica 1: Escolha a broca certa
Uma broca é um componente chave em todo o processo de perfuração e precisa ser selecionada com sabedoria com base em suas aplicações. Uma classificação das brocas CNC é baseada em revestimentos; existem brocas de carbonitreto de titânio, nitreto de alumínio, óxido e diamante. Cada um com durabilidade diferente.
A classificação mais prevalente é estabelecida no perfil (formato) das ferramentas de corte. Estas 6 brocas são comuns em CNCs:
| Tipo de broca | Forma/Descrição | Aplicação |
| Broca helicoidal | Eixo cilíndrico com canal helicoidal. | Versátil, para furar madeira, paredes e diversos materiais. |
| Exercício central | Curto, rígido com escareador e seção piloto. | Criação de pontos de partida ou ‘pontos’ para perfuração de precisão. |
| Exercício de Etapa | Formato cônico com arestas de corte escalonadas. | Perfuração de furos de vários diâmetros, especialmente em materiais macios como o alumínio. |
| Broca Ejetora | Design tubo em tubo com ponta de metal duro. | Fazendo furos profundos, variando de 19 a 102 mm de diâmetro. |
| Broca Indexável | Metal duro ou cerâmica, resistente ao desgaste com canais de refrigeração. | Cortar furos grandes, cerca de cinco vezes o seu diâmetro, de forma eficiente. |
Dica 2: Otimize a velocidade do fuso e a taxa de avanço
A taxa de avanço e a velocidade do fuso são parâmetros cruciais que precisam de otimização. Eles são função de vários parâmetros, incluindo dureza do material, diâmetro da ferramenta e, muitas vezes, profundidade do diâmetro. Você pode primeiro usar as configurações recomendadas pelo fabricante e depois tentar otimizar com cálculos. On-line calculadoras de alimentação pode ajudar nesse sentido.
Dica 3: Use refrigerantes ou lubrificantes apropriados
Para perfuração metálica, geralmente é recomendada uma mistura de água e óleo solúvel. A proporção específica varia dependendo do tipo de metal. Por exemplo, ao perfurar alumínio, o refrigerante é óleo solúvel com 80-90% de água.
Dica 4: prenda a peça de trabalho com segurança
Use acessórios e grampos adequados ao tamanho e formato da sua peça de trabalho. Certifique-se de que a peça de trabalho esteja firmemente fixada para evitar movimento durante a perfuração. A fixação adequada proporciona estabilidade e aumenta a segurança.
Componentes principais de uma furadeira CNC
Além do processo, você precisa estar familiarizado com os detalhes técnicos da máquina. Aqui está uma visão geral dos principais componentes de uma furadeira CNC típica.
Painel de controle
A interface onde o operador insere comandos e monitora a operação da máquina. Inclui telas e botões para controle e programação da máquina CNC.
Fuso
A parte da máquina que segura e gira as brocas ou ferramentas de corte. Possui mecanismo de engrenagem na extremidade traseira, que ajusta as velocidades e o torque durante o processo de perfuração.
Brocas
As ferramentas de corte para perfuração são chamadas de brocas. Eles estão presos ao fuso. Com base em sua forma e ponta, vemos vários tipos de brocas Cdrilling. Cada um é projetado para um material e aplicação diferente.
Mesa/mesa de trabalho
A superfície onde a peça de trabalho é colocada e fixada. Pode acomodar vários tamanhos e formatos de materiais.
Eixos e Motores
Esses componentes controlam o movimento da máquina ao longo de diferentes eixos (X, Y, Z, etc.). Os motores conduzem esses movimentos e permitem o posicionamento preciso da broca. As máquinas geralmente recebem o nome dos eixos de controle. Por exemplo, uma furadeira que oferece mobilidade de ferramentas ao longo de três eixos é chamada de máquina CNC de 3 eixos.
Sistema de refrigeração
Ele fornece refrigerante ao local de perfuração para reduzir o calor e o atrito, prolongando a vida útil da ferramenta e evitando danos à peça.
Trocador de ferramentas
Sistema automatizado que permite à máquina trocar brocas ou ferramentas de corte sem intervenção manual, aumentando a eficiência e reduzindo o tempo de inatividade.
Quadro e Base
Os componentes estruturais que suportam e estabilizam toda a máquina. É pesado, geralmente feito de ferro fundido, para uma operação estável e sem vibrações.
Transportador de cavacos ou sistema de coleta
Um sistema para remover e coletar cavacos ou detritos produzidos durante a perfuração. Mantém a área de trabalho limpa e evita danos à máquina.
Sensores e instrumentos de calibração
Esses dispositivos monitoram o desempenho e a condição da máquina, garantindo precisão. Eles auxiliam na calibração da máquina para operações precisas.
Tipos de máquina de perfuração CNC
As máquinas CNC possuem vários tipos com base na configuração da máquina e no tipo de ferramentas de corte. Estas seis máquinas CNC são normalmente comuns no segmento de furação:
1. Máquina de perfuração de fuso múltiplo
Como o nome indica, a máquina possui vários fusos que permitem a fixação simultânea de cabeças de perfuração. É ideal para fazer componentes com múltiplos furos ou furos pouco espaçados. É um produto básico em ambientes de produção em massa.
2. Micro furadeira
Esta furadeira é conhecida por sua precisão. Possui pequenos mandris, projetados para perfuração precisa. Perfeito para aplicações que exigem alta tolerância e precisão, como na fabricação de peças médicas.
3. Furadeira CNC vertical
O tipo mais comum de furadeira também está disponível em versões manuais. É robusto e projetado para componentes pesados e superdimensionados. A máquina possui fuso com engrenagem, que permite fazer furos nos materiais mais espessos.
4. Furadeira CNC de braço radial
A furadeira radial possui um fuso móvel sobre a peça estacionária. A mobilidade da cabeça de perfuração torna a máquina capaz de manusear peças de diversos tamanhos e formatos com precisão. É ideal para uso ao longo da linha de perfuração de vigas CNC.
5. Máquina de perfuração tipo torre
Torre significa um porta-ferramenta rotativo. Esta máquina possui uma torre que abriga diversas ferramentas. É excelente em operações que necessitam de trocas regulares de ferramentas. Ideal para tarefas complexas com requisitos de perfuração variáveis.
6. Máquina de perfuração de grupo
Esta furadeira possui vários cabeçotes de trabalho independentes, para operações sequenciais em uma peça estacionária. Seu design agiliza o processo de perfuração, principalmente para tarefas que exigem uma série de ações de perfuração.
Exemplos específicos de componentes perfurados CNC
Sempre que for necessária a montagem de peças, você precisará de perfuração CNC. Alguns exemplos específicos do setor são:
| Exemplos | |
| Indústria automobilística | O bloco do motor, suportes de suspensão, cubos de roda |
| Indústria aeroespacial | Peças da fuselagem, componentes do motor, caixa do painel de controle |
| Expositores e Eletrónica | Porta do conector, gabinete, invólucros da placa de circuito |
| Dispositivos Médicos | Próteses, instrumentos cirúrgicos, implantes dentários |
| Maquinaria industrial | Orifícios de flange, estruturas de máquinas, componentes hidráulicos |
| Setor de energia | Cubos de turbina, flanges de tubulações |
| Produtos para o Consumidor | Utensílios de cozinha, capa de smartphone |
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Quais são as principais diferenças entre fresagem CNC e furação CNC?
Fresagem e perfuração CNC são dois processos distintos. Na furação CNC, o objetivo principal é fazer um furo na peça de trabalho. A broca rotativa se move em uma única direção para conseguir isso.
Considerando que, em Fresagem CNC, uma ferramenta de corte rotativa se move através do material em múltiplas direções (horizontal + vertical), para cortar e remover o material, moldando-o no formato desejado. A fresagem possui diversas formas; seu caso de uso é usinar e obter formas complexas.
Quais são as principais diferenças entre tornos CNC e furação CNC?
Tornos CNC são para Torneamento CNC. Durante o processo de torneamento, a peça gira enquanto uma ferramenta de corte estacionária remove o material e o molda. Seus casos de uso são criação de perfil, rosqueamento e modelagem de objetos cilíndricos ou esféricos.
Pelo contrário, a furação CNC apenas cria um furo. Neste caso, a peça de trabalho fica estacionária, enquanto uma broca rotativa é forçada nela para criar o furo.
Perguntas
Sim, a perfuração CNC é altamente precisa. Atinge baixos níveis de tolerância (até ±0.127 mm), adequados para furação de precisão em diversas aplicações.
Primeiro, centralize a broca sobre a peça de trabalho para estabelecer um ponto inicial preciso. Certifique-se de que seu acessório seja rígido e não permita que a peça flexione ou se mova sob a força de perfuração. Mantenha a profundidade do passo menor que o diâmetro da broca.
Não, a operação de perfuração cria apenas um furo simples. Para adicionar fios, você precisará separadamente de uma torneira para cortar os fios nas paredes do buraco.
A profundidade que uma broca CNC pode atingir varia dependendo da broca e das especificações da máquina. Em geral, a maioria das brocas CNC podem lidar com profundidades 5 vezes maiores que o diâmetro com facilidade. Para 5 a 10, você precisa de técnicas de perfuração profunda. Além disso, você pode empregar ciclos de perfuração personalizados e técnicas de perfuração profunda. Segundo uma estimativa, é possível alcançar uma profundidade quase 400 vezes maior que o diâmetro, em casos extremos.
Conclusão
A montagem das peças é feita principalmente por meio de fixadores como porcas. Os furos servem de base para fixação. A perfuração CNC é um método preciso e rápido para criar furos em uma variedade de materiais. Quer o seu projeto exija a criação de furos pequenos e complexos ou furos maiores e robustos, existe uma solução de furação CNC para atender a cada requisito.
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