Fresagem CNC: Definição, Processos, Aplicações

O fresamento CNC envolve o corte de uma peça de trabalho usando ferramentas de corte computadorizadas e multiponto. Conhecido por sua exatidão e precisão, o processo é parte integrante de diversas indústrias, com destaque para a automotiva e a aeronáutica.

Este artigo explica tudo o que você precisa saber sobre o processo de fresamento CNC antes de escolhê-lo para o seu projeto.

O que é Fresagem CNC?

Fresagem CNC é um processo de fabricação subtrativo que combina fresagem tradicional com tecnologia de controle numérico computadorizado (CNC). Envolve o uso de uma ferramenta de corte rotativa para remover material de um bloco sólido de metal, plástico, madeira ou outros materiais para criar peças e produtos precisos. Ao contrário da fresagem manual, onde os operadores controlam a máquina manualmente, a fresagem CNC é totalmente automatizada. Os movimentos da máquina são guiados por código G pré-programado, que determina o caminho da ferramenta, a velocidade e a profundidade de corte, garantindo resultados consistentes e altamente precisos.

Existem vários tipos de fresadoras CNC, variando de máquinas simples de 3 eixos a modelos mais complexos de 5 eixos que permitem maior precisão e a criação de peças intrincadas. As peças fresadas CNC têm alta tolerância, pois as fresadoras podem atingir uma tolerância entre +/- 0.001 pol. a +/- 0.005 pol. (algumas máquinas podem atingir uma tolerância de +/- 0.0005 pol.).

A fresagem CNC é amplamente usada em indústrias como aeroespacial, automotiva e eletrônica devido à sua capacidade de produzir componentes complexos e de alta qualidade com intervenção humana mínima. Ao utilizar software CAM (Computer-Aided Manufacturing), os arquivos de design são traduzidos para o código G, tornando todo o processo simplificado e altamente eficiente.

Como funciona a fresagem CNC?

Juntamente com a furação e torneamento CNC, o fresamento CNC forma a base da usinagem CNC processo. No entanto, tem um mecanismo único em comparação com os outros.

O processo funciona removendo peças de uma peça de trabalho usando uma ferramenta de corte cilíndrica rotativa controlada por computador que gira e se move ao longo de vários eixos.

O fresamento CNC pode ser dividido em três etapas significativas:

Etapa 1: preparar um modelo CAD 2D ou 3D

Use software CAD/CAM, como Autodesk Inventor ou SolidWorks, para criar um desenho 2D/3D usinável do produto final.

Preparando um arquivo CAD para usinagem CNC depende do seu software. Por um lado, alguns softwares podem converter imagens 2D em arquivos CAD 3D. Por outro lado, alguns softwares permitem traçar uma imagem 2D para convertê-la em um arquivo 3D.

Há também um desenho técnico entregue ao operador contendo informações como:

• Recursos/dimensões críticas de uma peça
• tolerâncias
• Indicação de fios
• Preferências de acabamento
• Linhas de construção

Passo 2: Exporte seu projeto para um formato de arquivo compatível com CNC

A fresadora CNC não entenderá o modelo que você projeta, a menos que esteja em um formato de arquivo de usinagem CNC compatível. Portanto, é necessário exportar seu modelo CAD em formatos de arquivo compatíveis com CNC com o software CAD/CAM. Exemplos de tais formatos são STEP e STL.

Se o software não puder converter o design para esse formato, você pode usar vários serviços online, como Cadextrocador e no convert.emachineshop.com.

Na conversão, o arquivo direcionará a máquina no movimento rotacional e linear, sequência de corte, percurso, máquina e velocidade da peça associada ao processo.

Etapa 3: configurar uma fresadora CNC e operar uma fresadora CNC

O operador anexará as ferramentas de corte ao fuso e colocará a peça de trabalho na mesa. Eles então configurarão a máquina para iniciar o programa de usinagem e iniciar o fresamento.

Tipos de CNC Operações de Moagem

A fresagem CNC tem várias operações com diferentes configurações e aplicações. Abaixo estão os tipos comuns de operações de fresagem CNC.

Fresamento de face

No faceamento, o eixo de rotação da ferramenta de corte (fresa de faceamento) é perpendicular à superfície da peça de trabalho.

A fresa de faceamento tem um design exclusivo notável em suas pastilhas de corte intercambiáveis. Ela proporciona ação de corte usando seus múltiplos dentes de corte. Como resultado, as peças faceadas têm acabamento de superfície de maior qualidade. Além disso, o processo é controlado de perto, facilitando a produção da superfície desejada.

Moagem Simples

Fresamento simples é uma operação de coluna e joelho usada para fresamento de superfícies horizontais planas. A ferramenta de corte fica paralela à peça de trabalho. Portanto, o corte ocorre de uma extremidade à outra da peça de trabalho. Os operadores podem alimentar a mesa longitudinalmente, transversalmente ou verticalmente.

Moagem Angular

O fresamento angular envolve o fresamento de superfícies planas usando uma ferramenta de corte em um ângulo. O processo é como o fresamento simples, sendo a única diferença a configuração angular.

Existem duas fresas angulares: de ângulo único e de ângulo duplo. As fresas de ângulo único têm dentes na face angular da fresa e grandes lados planos e são adequadas para trabalhar em ângulos de 45⁰ ou 60⁰.

As fresas angulares duplas possuem dentes em forma de V com superfícies cônicas e são a melhor opção para fresamento de superfícies planas em 45°, 60° e 90°.

Fresagem de Formulário

O fresamento de forma é o melhor método para fazer contornos irregulares em uma peça de trabalho. O contorno pode ser curvo ou curvo com linhas retas. Os contornos podem ser côncavos ou convexos e são feitos com dentes opostos a essas formas. Conseqüentemente, para fazer um produto com uma borda côncava, a fresa de forma deve ter uma borda convexa.

O fresamento de forma é um pouco mais lento (cerca de 20 a 30%) do que o fresamento regular devido ao corte mais complexo para fazer superfícies curvas.

Outros tipos

Existem outros tipos de processos de usinagem de fresamento que você pode usar. Abaixo estão os importantes:

• Fresamento de Ranhura: No fresamento de ranhuras, a largura da fresa é menor que a largura da peça de trabalho e é usada para fazer uma ranhura na peça de trabalho.
• Fresagem Lateral: É adequado para usinagem de fresamento para produzir uma superfície vertical plana na peça de trabalho. Você pode controlar a profundidade do corte girando o parafuso de avanço vertical da mesa.
• Moagem de gangues: O fresamento em grupo envolve o uso de duas ferramentas de corte no mesmo mandril para cortar superfícies horizontais. A combinação tem potencial ilimitado e reduz o tempo de moagem.

Tipos de Fresagem CNC máquinas

Uma fresadora é composta por vários componentes que cortam as peças. Cada tipo de fresadora possui um setup único, possibilitando ainda mais diferentes operações. Abaixo estão os tipos comuns que você pode considerar para o seu projeto.

Fresadora Vertical

A fresadora vertical é uma máquina de 3 eixos com a mesa e o braço conectados a uma coluna vertical e o fuso é vertical.

Por um lado, em relação ao braço, a mesa se move para cima e para baixo no eixo z.  

Por outro lado, para o fuso, o movimento da mesa depende do tipo de fresadora vertical. Por exemplo, ao usar uma fresadora vertical de torre, o fuso fica parado enquanto a mesa se move ao longo do eixo x. Em uma fresadora vertical de leito, a mesa pode se mover no eixo x, e o fuso ao longo da direção do braço no eixo y.

As fresadoras verticais são adequadas para operações complexas devido à sua precisão. Além disso, são adequados para trabalhar em superfícies verticais e formas angulares.

Fresadora horizontal

As fresadoras horizontais são como as fresadoras verticais. No entanto, os universais podem girar ao longo do eixo z. Portanto, são fresadoras de 4 eixos. Eles também têm um fuso com orientação horizontal.

Essas máquinas são menos versáteis do que suas contrapartes verticais. No entanto, eles são mais adequados para usinagem pesada.  

Mais: Fresamento horizontal x vertical – quais são as diferenças

Multi-eixo Fresagem CNC Lavagem

A fresadora CNC multi-eixo pode cortar em diferentes ângulos e mover-se ao longo de diferentes ases. Existem vários tipos de fresadoras multieixos:

fresadoras de 2 eixos

As fresadoras de 2 eixos podem trabalhar como uma peça de trabalho nos eixos x e z. Portanto, elas podem cortar vertical e horizontalmente em uma direção. Elas são o tipo mais simples de fresadoras CNC.

fresadoras de 3 eixos

As fresadoras de 3 eixos podem se mover nos eixos x, y e z. Portanto, eles podem cortar peças de trabalho verticalmente em qualquer direção.

Elas são as fresadoras multieixos mais comuns. No entanto, eles têm algumas limitações, como o ângulo uniforme reduz a capacidade de cortar algumas peças complexas.

fresadoras de 4 eixos

O fuso da fresadora de 4 eixos pode se deslocar ao longo dos três eixos: para cima e para baixo, lado a lado e para frente e para trás sem que a peça de trabalho se mova. Ele também pode girar ao longo do eixo X ou do eixo A. Portanto, é uma escolha adequada para fazer recortes e outras operações de fresamento complexas. Essas máquinas são rápidas, precisas e exatas.

Fresadora CNC de 5 eixos

O fuso de uma fresadora de 5 eixos e a ferramenta de corte se movem ao longo de três eixos e permitem a rotação ao longo de dois eixos (qualquer um dos eixos x, eixo y e eixo z). Podem trabalhar em várias peças e são a máquina CNC multi-eixos mais completa.

Fresadora de torre

Uma fresadora de torre apresenta um fuso fixo, permitindo que a mesa de trabalho se mova em duas direções: horizontalmente (perpendicular ao fuso) e verticalmente (paralela ao fuso). Este design permite que ela execute várias operações de usinagem, como perfuração, mandrilamento e contorno, tornando-a versátil para diferentes projetos em metalurgia e manufatura.

Fresagem de leito Lavagem

Uma fresadora de leito tem um fuso que se move para cima e para baixo e paralelo à mesa, mas a mesa em si só se move em uma direção perpendicular ao fuso. Esta configuração fornece maior estabilidade para peças maiores e é particularmente eficaz para tarefas de fresagem pesadas, garantindo precisão e eficiência em ambientes de produção.

Fresadora CNC Componentes

A máquina contém vários componentes com diferentes funções para fornecer a ação de corte. Cada fresadora CNC difere na sofisticação e design desses componentes. No entanto, suas funções não mudam. Abaixo estão os componentes gerais que você verá em um

quadro

A estrutura é responsável pela estabilidade e rigidez da máquina. Abriga outros componentes como a base, as colunas destacáveis ​​e o cabeçote (importante componente que abriga o fuso).

Fuso

O fuso é toda a unidade rotativa da fresadora que compreende o eixo que contém as ferramentas de corte e outras peças. É horizontal ou vertical, dependendo da fresadora. Um motor gira o fuso no eixo determinado pelo controlador CNC.

Eixos

Os eixos gerais são x (vertical), y (horizontal) e z (profundidade). No entanto, outros eixos rotativos são incluídos com base em algumas máquinas; A, B e C.

Diferentes máquinas podem girar ao longo do eixo, dependendo de sua sofisticação. Por exemplo, as fresadoras CNC de 4 eixos podem girar no eixo A, enquanto as de 5 eixos podem girar nos eixos A e C ou nos eixos B e C.

colunas

As colunas repousam na base contendo um reservatório de refrigerante e uma bomba. Portanto, funciona como um suporte no resfriamento da máquina durante o processo de corte. A coluna pode ser única. No entanto, isso depende da complexidade da máquina.

Painel de controle CNC

O CNC compreende um monitor CNC e botões de programação para inserir dados e códigos. Portanto, ele controla o processo de fresagem. Como resultado, é o sistema nervoso da máquina. 

Trocador Automático de Ferramentas (ATC)

• Tambor ATC: Eles são adequados para fresamento que requer menos de 30 ferramentas.
• Cadeia ATC: Elas são adequadas para fresamento que requer mais de 30 ferramentas. Eles são montados na coluna ou montados separadamente na máquina.

O acima é a condição geral que separa os diferentes tipos de ATC. No entanto, o número de ferramentas pode mudar com base no projeto e no fabricante da fresadora.

Porta-ferramentas

O porta-ferramentas mantém as ferramentas de corte na máquina CNC. Existem diferentes designs e tamanhos, sendo os três principais tipos de porta-ferramentas: BT, CAT e HSK.

• Porta-ferramentas BT: O tamanho padrão na indústria, eles apresentam um design robusto com um botão de retenção que utiliza rosca métrica.
• Porta-ferramentas BBT: Essas versões atualizadas incluem pontos de contato duplos com o fuso, aumentando a estabilidade e a rigidez. Elas são altamente recomendadas para aplicações de fresamento CNC.
• Porta-ferramentas HSK (haste cônica oca): Os porta-ferramentas HSK projetados na Europa têm o mesmo ângulo que os porta-ferramentas BT, mas apresentam uma ranhura de orientação adicional nos flanges, tornando-os adequados para usinagem de alta velocidade com tolerâncias rigorosas.

mesa

A mesa é a base sólida onde você coloca a peça de trabalho e prende usando acessórios ou torno. O tipo de mesas e suas funções adicionais dependem da máquina. Por exemplo, algumas mesas usam ranhuras em T para fixação fácil. Outro exemplo é a fresadora CNC horizontal que utiliza paletes Tap-holes com grande flexibilidade.

Tanque de refrigerante

O tanque de refrigerante contém um refrigerante fornecido à superfície de corte ou ao fuso durante a fresagem. Como a fresagem produz calor, ela ajuda a resfriar a superfície e prolongar a vida útil da máquina. Existem diferentes tamanhos de tanques de refrigerante. O melhor deve ser adaptado à operação de usinagem.

Seleção de materiais para Fresagem CNC

Escolher os materiais certos pode ser um desafio devido à grande variedade de materiais disponíveis. Abaixo estão os fatores que você pode usar e os materiais comuns disponíveis.

• Funções da peça: O material certo deve ter funções inerentes que auxiliem sua função no ambiente de uso. Por exemplo, o aço inoxidável é melhor que o aço carbono quando se considera a resistência à corrosão.
• Carga de Estresse: Peças que são aplicáveis ​​sob alto estresse devem vir de materiais que são estáveis ​​sob estresse. A incapacidade de fazer isso pode levar à deformidade ou rachaduras.
• Tolerância dimensional: A tolerância dimensional ajuda na precisão durante o fresamento. Portanto, torna-se fácil montar essas peças. Veja o artigo se você não sabe sobre o Tolerância dimensional de usinagem CNC or entre em contato conosco.
• Temperatura de operação. A temperatura de fusão dos materiais deve estar abaixo da temperatura operacional da fresadora CNC. Isso ajudará a evitar deformações durante o fresamento.
• Custo: O custo é o fator mais importante que orienta a seleção. No entanto, certifique-se de escolher o melhor material com as melhores propriedades mecânicas dentro do seu orçamento.

A fresagem CNC é adequada para muitos materiais. Os mais comuns incluem:

• Metais: Alumínio, aço inoxidável, aço ferramenta. Aço macio, latão, cobre
• Plásticos: ABS, Policarbonato, Nylon
• Outras: Cerâmicas, compósitos, fenólicos  

Vantagens e desvantagens de Fresagem CNC no Processo de Produção

O processo é uma parte importante de muitos processos de produção industrial devido às suas vantagens. No entanto, também tem suas desvantagens. Abaixo estão algumas vantagens e desvantagens do processo.

Diferenciais

• Exatidão e precisão

As fresadoras CNC têm maior exatidão e precisão. Assim, eles podem criar peças de acordo com sua especificação técnica. Como resultado, eles podem fresar peças com tolerâncias tão apertadas quanto 0.0004. Além disso, ser um processo automatizado reduz as chances de erros humanos.

• Rápido e Eficiente

As fresadoras CNC oferecem uma operação rápida e de alta eficiência em comparação às fresadoras convencionais, em grande parte devido à sua capacidade de segurar várias ferramentas de corte por meio de um trocador automático de ferramentas (ATC). Uma vez que um projeto é programado, essas máquinas podem operar continuamente com supervisão humana mínima, maximizando a produtividade e a eficiência de recursos — especialmente valioso para projetos de grande escala.

• Grande Material Compatível

O processo é compatível com muitos materiais compatíveis, por exemplo, plástico, compósitos e metais. Portanto, o fresamento CNC pode ser o processo perfeito quando você tiver um bloco de material.  

• Amplas capacidades de design

A fresagem CNC pode acomodar uma vasta gama de designs, de formas simples a formas tridimensionais intrincadas. Sua operação multieixo avançada permite a criação de geometrias complexas que seriam desafiadoras ou impossíveis de serem alcançadas com métodos de usinagem convencionais.

• Versatilidade do material

Este processo de fresagem é adaptável a uma ampla variedade de materiais, incluindo metais, plásticos, vidro, madeira e pedra. Tal versatilidade permite que os fabricantes selecionem o material mais apropriado para suas aplicações específicas, melhorando a qualidade geral do produto.

Desvantagens

• Desperdício de Material

O processo é subtrativo, ou seja, ocorre a retirada de material para formar a peça desejada. Portanto, em comparação com outros métodos de fabricação, como Serviços de impressão 3D, há muito desperdício de material.   

• Alto Nível de Manutenção

As fresadoras CNC requerem um alto nível de manutenção para mantê-las funcionando bem. A máquina é cara. Portanto, a manutenção é importante.   

• Configuração complexa:

A configuração e programação inicial de máquinas CNC podem ser complexas e exigir muitos recursos, tornando-as menos ideais para produções menores devido aos custos associados e aos compromissos de tempo.

• Ineficiências na produção em lote

A fresagem CNC é excelente na produção de componentes individuais, mas pode se tornar ineficiente para a produção de lotes maiores, pois muitas máquinas são projetadas para processar um item por vez, resultando em taxas de produção mais lentas.

Aplicações da Técnica de Fresagem CNC

O fresamento é altamente preciso, preciso e com alta tolerância. Por isso, tem uma ampla gama de aplicações. Abaixo estão algumas de suas aplicações industriais.

Indústria aeroespacial

O fresamento de controle numérico computadorizado é aplicável na fabricação de muitos componentes aeronáuticos usando materiais como titânio e alumínio. Esses materiais são leves e duráveis. Devido à alta necessidade de exatidão e precisão, o processo é considerado adequado.  

Automotiva

A indústria automotiva usa usinagem de fresamento devido à exigência de eficiência sem perder precisão. Portanto, é adequado para produtos feitos usando o processo, incluindo painéis internos, cabeçotes de cilindro, eixos de transmissão, componentes de suspensão, peças de escapamento e caixas de engrenagens.  

Agricultura

A usinagem de fresamento CNC é adequada para fazer peças e componentes de uso geral, como engrenagens e eixos, porcas e parafusos e flanges. Além disso, é adequada para capacidades de produção em larga escala e de curto prazo.

Produtos para uso Médico

Peças médicas como próteses exigem designs precisos e exclusivos. Portanto, a fresagem CNC é o melhor método para tais peças. O design é mantido, e há produtividade e eficiência.

Quanto custa fresagem CNC?

O custo da fresagem CNC depende de fatores como o custo dos materiais, design e máquina. Abaixo está uma breve análise dos fatores e seus efeitos.  

Desenho da Peça

Projetar a peça é muito caro. Você pode terceirizar o arquivo CAD para um designer ou fazer você mesmo para contornar o custo. Além disso, você precisa levar em consideração o custo de um engenheiro de produção que verificará e autenticará a peça e o programador que converterá o arquivo CAD em um arquivo CAM. No entanto, muitos serviços de usinagem CNC incorporaram isso em suas plataformas de cotação.  

Complexidade de design

Um projeto de produto complexo requer uma máquina que possa efetivamente moer o produto. Quanto maior a complexidade, maior a sofisticação da fresadora e maior o custo.

Além disso, um projeto complexo aumentará o tempo necessário para a conclusão da produção e, como os serviços de usinagem CNC usam uma taxa horária, o custo aumentará.

Para empresas que possuem fresadora CNC, a quantidade de energia que a máquina consome aumentará.

Volume de produção

Pedidos grandes são menos custosos do que pedidos pequenos quando você terceiriza para serviços de fresagem CNC devido à redução no custo por item fresado. Isso é baseado em economias de escala. A fresagem CNC é altamente repetível, o que reduz o tempo de produção.

Fresadoras CNC 

Existem muitos tipos de fresadoras CNC, cada uma com atributos e custos diferentes. O fator mais importante que determina o tipo de máquina que você usa é a complexidade do projeto explicada anteriormente.

O serviço de fresagem CNC define o custo das fresadoras por hora (às vezes com custo do operador). O serviço calcula o custo de uso de uma fresadora a partir do custo de aquisição e quanto tempo ela deve operar anualmente. Por exemplo, na Europa, as máquinas de 3 eixos custam cerca de US$ 40 por hora, enquanto as máquinas de 4 e 5 eixos custam entre US$ 75 e US$ 120 por hora.

No entanto, existem situações em que podem ser menos dispendiosos. Por exemplo, os serviços chineses de usinagem CNC, como a RapidDirect, oferecem máquinas de 3 eixos por US$ 8 a US$ 10 por hora e máquinas de 5 eixos por US$ 30 por hora.

Materiais

Disponibilidade, custo de mercado e usinabilidade são todas propriedades importantes que desempenham um papel no custo do material. O custo do material é por bloco.

Existem dois tipos principais de materiais CNC: plástico e metais. Por um lado, o plástico é barato, altamente usinável e altamente disponível. Portanto, eles têm um baixo custo de material. Exemplos são ABS ($ 17), Delrin ($ 27) Nylon 6 ($ 30). Por outro lado, os metais são mais caros do que os plásticos. Exemplos comuns são Alumínio 6061 ($ 25), Alumínio 7075 ($ 80) e Aço inoxidável 304 ($ 90) por bloco.

Opção de acabamento de superfície

Opções de acabamento como anodização e no revestimento em pó ajudar a eliminar os sinais de fresagem CNC ou melhorar a estética da peça. No entanto, eles também irão adicionar ao seu custo de fresagem CNC.  

Custos Adicionais de Conclusão

O custo do frete também aumenta o custo geral da fresagem CNC. O custo do frete depende da distância do serviço de fresagem CNC, do prazo e do peso do material.

Os fatores acima desempenham um papel importante no custo da fresagem CNC e devem ser profundamente considerados ao fazer um orçamento. No entanto, se você ainda está se perguntando sobre o custo e como reduzi-lo, verifique o quanto Cálculo de custo de usinagem CNC, fale com um especialista ou obter um instante citar.

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Nossa plataforma de cotação on-line fornece cotações instantâneas com um relatório DfM automatizado depois que você carrega seu arquivo CAD e escolhe seu material e quantidades. E o melhor, você pode gerenciar seu pedido e acompanhar o processo de moagem até a entrega!

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