Usinagem CNC

O que é usinagem CNC?

O fresamento CNC, também conhecido como fresamento por controle numérico computadorizado, é um processo de fabricação de precisão que utiliza controles computadorizados e ferramentas de corte multiponto para moldar peças personalizadas. Este processo é ideal para criar peças com formas e características complexas e é amplamente utilizado em diversos setores.

As fresadoras CNC são equipadas com ferramentas de corte rotativas que se movem ao longo de vários eixos, permitindo remover material de uma peça para obter o formato desejado, incluindo furos e geometrias complexas. Essas máquinas podem trabalhar com uma variedade de materiais, incluindo metais, plásticos e outros materiais, tornando-as versáteis para uma ampla gama de aplicações.

Na Keming Machine Shop, oferecemos fresamento CNC como parte de nossos serviços abrangentes de usinagem. Além da fresagem CNC, podemos integrar outros processos, como fundição, forjamento e estampagem, para fornecer uma solução completa para todas as suas necessidades de usinagem. Nosso objetivo é fornecer produtos de alta qualidade a preços competitivos, atendendo às diversas necessidades de nossos clientes em diferentes setores.

Neste artigo, forneceremos uma visão geral abrangente do fresamento CNC, abrangendo sua definição, processo de trabalho, tipos de fresadoras, considerações de projeto e muito mais. Nosso objetivo é oferecer informações valiosas sobre fresamento CNC e suas aplicações, ajudando nossos clientes a compreender as capacidades e benefícios deste processo de fabricação avançado.

Como funciona a fresagem CNC?

O fresamento CNC é um processo de usinagem que utiliza máquinas controladas por computador para cortar e remover material para criar a forma desejada. O processo envolve várias etapas:

Criando um modelo 3D: Um modelo 3D de design auxiliado por computador (CAD) é criado, incluindo detalhes como tamanho, geometria e forma. Os projetistas precisam considerar as capacidades das fresadoras CNC, especialmente para recursos como rebaixos.

Transformando projetos CAD: O modelo CAD é usado para gerar um programa CNC usando software CAM. Este programa fornece instruções para a máquina CNC, controlando a movimentação de ferramentas e fresas. O programa é normalmente escrito em código G e código M e pode incluir uma ferramenta de simulação para verificar o processo.

Preparando a fresadora CNC: O programa CNC é carregado na máquina e o material em branco é colocado na configuração de retenção. A máquina está equipada com as ferramentas, fusos e acessórios necessários.

Execução do Processo de Fresagem: Depois de tudo configurado, a máquina CNC opera de forma independente, seguindo o programa para executar as tarefas de usinagem do material. O envolvimento humano é mínimo nesta fase.

No geral, o fresamento CNC funciona usando o controle do computador para cortar e moldar materiais com precisão de acordo com as especificações fornecidas no modelo CAD e no programa CNC.

Tipos de métodos de fresagem CNC

O fresamento simples, também conhecido como fresamento de placas, é uma técnica fundamental de fresamento CNC usada para criar superfícies lisas em peças de trabalho. Envolve o uso de uma ferramenta de corte plana com múltiplas lâminas que gira enquanto a peça permanece estacionária na mesa da fresadora. Este método permite a remoção precisa de material e é particularmente eficaz para produzir superfícies planas e paralelas, ranhuras e ranhuras. O fresamento plano é versátil e pode ser usado tanto para tarefas simples quanto complexas, com a capacidade de ajustar a profundidade e a taxa de avanço da fresa para obter o acabamento desejado. Na fabricação, o fresamento plano é essencial para obter acabamentos precisos e executar tarefas como esquadria de blocos ou corte de chavetas. A disponibilidade de fresas verticais e horizontais aumenta sua versatilidade, tornando-a uma técnica crucial para obter superfícies planas precisas em diversas operações de usinagem.

O fresamento frontal é uma técnica de usinagem que se concentra na produção de superfícies planas usando uma fresa especializada conhecida como ‘fresadora frontal’. Este método é altamente eficiente e desempenha um papel crucial em vários setores para remover material e obter acabamentos superficiais lisos. A fresa de facear, equipada com múltiplas arestas de corte, gira em seu eixo para remover material da superfície da peça, resultando em um acabamento polido. É particularmente adequado para criar grandes superfícies planas com rapidez e precisão. O fresamento frontal é altamente eficaz para remoção rápida de material, tornando-o ideal para operações de desbaste e obtenção de acabamentos consistentes e refinados. Sua capacidade de ajustar a velocidade e a taxa de avanço permite um controle dimensional preciso, tornando-o amplamente utilizado em indústrias como automotiva, aeroespacial e construção para usinagem de blocos de motores, componentes de aeronaves e superfícies de montagem planas.

O fresamento angular é uma técnica especializada de fresamento CNC que se concentra na usinagem em ângulos específicos para criar recursos angulares, ranhuras e ranhuras. É particularmente importante na engenharia de precisão e na fabricação de ferramentas. Durante o fresamento angular, a peça é posicionada em um ângulo na mesa da fresadora, permitindo que a fresa engate na inclinação necessária. Este método é adequado para produzir componentes com encaixes em cauda de andorinha, ranhuras em V ou outros designs angulares. O fresamento angular desempenha um papel crucial em indústrias como a aeroespacial e a fabricação de ferramentas especializadas, onde são necessários cortes angulares precisos. Conseguir uma configuração precisa do ângulo da peça e selecionar as ferramentas apropriadas são essenciais para operações de fresamento angular bem-sucedidas.

O fresamento de formas é um método de fresamento CNC distinto, conhecido por sua capacidade de produzir formas e contornos complexos com precisão excepcional. Envolve o uso de ferramentas de corte personalizadas e moldadas para corresponder ao perfil desejado, removendo sistematicamente o material para criar recursos detalhados. Esta técnica é especificamente adequada para a fabricação de componentes com formatos não lineares ou irregulares, como engrenagens, eixos de comando de válvulas e elementos decorativos. Amplamente utilizado em indústrias como automotiva, aeroespacial e de fabricação de ferramentas, o fresamento de formas exige uma seleção cuidadosa da ferramenta apropriada e programação da máquina CNC para traçar com precisão o contorno exato. Fatores como seleção de material, velocidade da ferramenta e taxas de avanço devem ser cuidadosamente considerados para alcançar resultados ideais. O fresamento de formas desempenha um papel vital na produção de componentes complexos e personalizados em processos de fabricação modernos.

Fresadoras CNC comuns

Um dos principais fatores que contribuem para a popularidade do fresamento CNC na fabricação moderna é a sua capacidade de se mover ao longo de vários eixos. Essa funcionalidade permite a produção de projetos complexos com velocidades de usinagem mais rápidas e com menos operações. As fresadoras CNC são categorizadas principalmente em três tipos: fresadoras CNC verticais, fresadoras CNC horizontais e fresadoras CNC multieixos.

Fresadoras CNC verticais

As fresadoras CNC verticais são comumente utilizadas devido à sua economia e ampla aplicação. Essas máquinas operam com a ferramenta movendo-se para cima e para baixo, enquanto a própria máquina se move ao longo de três eixos – X, Y e Z. Normalmente, é a bancada que se move, e não o cabeçote. Este tipo de fresadora CNC é geralmente mais fácil de programar, mas ainda oferece uma gama diversificada de funções.

Fresadoras CNC horizontais

A cabeça de fresagem de uma fresadora CNC horizontal é posicionada horizontalmente, ao contrário das fresadoras CNC verticais, onde a cabeça se move para cima e para baixo. Semelhante às fresadoras CNC verticais, as fresadoras CNC horizontais operam em pelo menos três eixos primários. No entanto, as fresadoras CNC horizontais têm a capacidade de girar para criar designs mais complexos. Devido à sua capacidade de se mover em até cinco eixos, são mais caros. No entanto, são mais adequados para instalações de produção que fabricam grandes quantidades de peças idênticas. Programar essas máquinas requer mais esforço, pois necessitam de software mais avançado.

As fresadoras CNC horizontais são normalmente usadas para cortar ranhuras e ranhuras no produto. Além disso, estão disponíveis ferramentas especializadas para cortar chanfros e raios, embora essas ferramentas tendam a ser mais caras. Essas máquinas são adequadas para cortar peças de engrenagens.

Fresadoras CNC multieixos

As fresadoras CNC multieixos são fresadoras avançadas capazes de operar em mais de quatro eixos, oferecendo maior flexibilidade e capacidade de lidar com tarefas complexas. A adição de eixos extras resulta em custos mais elevados, mas também permite a produção de peças de qualidade superior. Uma das principais vantagens da incorporação de eixos adicionais é que isso permite que o cabeçote de fresagem execute mais operações no mesmo espaço. As fresadoras CNC multieixos são autossuficientes e podem realizar tarefas sem exigir intervenção manual para reposicioná-las.

As fresadoras CNC de 3 eixos são máquinas simples e eficazes onde a peça permanece fixa em uma posição. As fresadoras CNC de 4 eixos exigem software sofisticado, mas oferecem maior flexibilidade e capacidade de produção. As fresadoras CNC de 5 eixos têm a capacidade de mover ferramentas de corte ou peças de trabalho ao longo de cinco eixos simultaneamente, permitindo a fabricação de uma ampla gama de peças complexas e precisas.

Compreendendo as fresadoras de 3, 4 e 5 eixos

Fresadora CNC de 3 eixos

Uma fresadora CNC de 3 eixos normalmente apresenta três eixos que se movem em direções lineares, incluindo para cima e para baixo, frente e trás, e esquerda e direita.

Devido à limitação de processamento de uma face por vez, este tipo de máquina é adequada para usinar certas peças em formato de disco. No entanto, pode apresentar limitações para peças que requerem o processamento de furos ou ranhuras em múltiplas faces.

Fresadora CNC de 4 eixos

Uma fresadora CNC de 4 eixos incorpora um eixo rotativo adicional nos 3 eixos padrão, normalmente permitindo uma rotação horizontal de 360°. No entanto, a velocidade de rotação é geralmente limitada, tornando-a adequada para a usinagem de certas peças em formato de caixa.

Além disso, a maioria das fresadoras CNC de 4 eixos oferece a capacidade de rotação da peça, conhecida como eixo B, permitindo que a máquina funcione tanto como fresadora quanto como torno.

Quando se trata de furar a lateral de uma peça ou a superfície curva de um cilindro, a usinagem CNC de 4 eixos é o método preferido. Acelera significativamente o processo de usinagem, mantendo alta precisão.

Fresadora CNC de 5 eixos

Uma fresadora CNC de 5 eixos apresenta um eixo giratório adicional além dos 4 eixos, normalmente permitindo uma rotação de 360° da superfície vertical. Com capacidade de 5 eixos, é possível obter processamento completo e operações de fixação única, reduzindo os custos de fixação e o risco de danos ao produto.

A versatilidade excepcional da fresadora CNC de 5 eixos a torna adequada para a produção de peças de precisão complexas. Isso inclui a fabricação de componentes como peças médicas para membros ou ossos artificiais, peças aeroespaciais, peças de titânio, peças de máquinas de petróleo e gás, produtos militares e muito mais.

Materiais de fresagem CNC

Metal

As fresadoras CNC apresentam excelente adaptabilidade para usinagem de materiais metálicos e podem processar com eficácia uma ampla variedade de metais, incluindo aço, alumínio, cobre e ferro. No entanto, diferentes materiais metálicos apresentam características e desafios distintos quando são usinados em fresadoras CNC. Por exemplo, o cobre possui boa condutividade térmica e elétrica, mas possui baixa dureza, tornando a ferramenta suscetível a emperramento. Por outro lado, os materiais de aço inoxidável apresentam maior dureza e são difíceis de usinar, muitas vezes exigindo o uso de ferramentas de corte de alta velocidade. No geral, as fresadoras CNC oferecem alta precisão e eficiência para usinar vários materiais metálicos.

Plástico

A fresadora CNC é adequada para a usinagem de materiais plásticos, como ABS, PC, POM, PVC e outros plásticos comumente usados. Os materiais plásticos são conhecidos por sua natureza leve e resistência à corrosão. Em comparação com materiais metálicos, os plásticos têm menor dureza, resultando em processos de usinagem relativamente menos desafiadores. Com a capacidade da fresadora CNC de regular a velocidade, profundidade e ângulo durante a usinagem, ela aumenta a precisão e a eficiência no processo de usinagem.

Materiais Compostos

Nos últimos anos, o uso de materiais compósitos na produção industrial expandiu-se significativamente, levando a uma maior atenção na usinagem desses materiais utilizando fresadoras CNC. A usinagem de materiais compósitos apresenta maiores desafios, pois os métodos de processamento tradicionais não são adequados para diferentes materiais. Ao controlar a velocidade e a velocidade de alimentação da lâmina de serra, as fresadoras CNC podem completar com eficácia a usinagem de materiais compósitos. Os materiais compósitos são caracterizados por sua leveza, espessura fina e resistência à pressão, tornando-os amplamente utilizados em campos de alta tecnologia, como aviação, aeroespacial e fabricação automotiva.

Ao selecionar materiais para fresamento CNC, vários fatores devem ser levados em consideração. Esses fatores incluem a usinabilidade do material, as propriedades desejadas para o produto final (como resistência, peso e resistência à corrosão), o rendimento e o custo do material.

Por exemplo, se for necessária uma produção de grande volume, um material facilmente usinável e relativamente barato seria o ideal. Por outro lado, se o produto final precisar possuir alta resistência e resistência à corrosão, metais duros ou materiais compósitos podem ser a melhor escolha.

Vantagens e desvantagens da fresagem CNC

Vantagens da fresagem CNC:

Alta precisão dimensional:As fresadoras CNC podem produzir peças com aderência precisa às especificações, eliminando o potencial de erro humano e alcançando tolerâncias tão baixas quanto 0,004 mm.

Rápido e eficiente:Ao contrário das fresadoras convencionais que exigem trocas manuais de ferramentas, as fresadoras CNC podem alternar automaticamente entre até 30 ferramentas diferentes, permitindo operações de corte rápidas e eficientes e tempos de produção mais rápidos.

Versatilidade de materiais:As fresadoras CNC são capazes de usinar uma ampla variedade de materiais, incluindo plásticos, metais e compósitos, proporcionando flexibilidade na seleção de materiais para processos de fabricação.

Desvantagens da fresagem CNC:

Alto custo da máquina:O investimento inicial para fresadoras CNC é maior do que para equipamentos manuais tradicionais, aumentando potencialmente os custos gerais de fabricação.

Treinamento Intensivo do Operador:A operação adequada de fresadoras CNC requer treinamento abrangente para projetistas, programadores e operadores de máquinas para otimizar o processo de fabricação.

Altos requisitos de manutenção:As fresadoras CNC necessitam de manutenção frequente para garantir a operação adequada e prolongar a vida útil da ferramenta, levando a um maior tempo de inatividade durante o uso da máquina.

Custo substancial do equipamento:O investimento inicial necessário para fresadoras CNC é maior do que para equipamentos manuais tradicionais, levando potencialmente a despesas gerais de fabricação mais altas.

Treinamento extensivo do operador:Operar uma fresadora CNC requer treinamento abrangente para projetistas, programadores e operadores de máquinas para maximizar a eficiência do processo.

Necessidades Elevadas de Manutenção:A manutenção regular das fresadoras é essencial para garantir o seu bom funcionamento e prolongar a vida útil das ferramentas, resultando no aumento do tempo de inatividade durante o uso da máquina.

Como projetar peças para fresamento CNC?

Princípios para projetar peças para fresamento CNC:

Entenda os recursos de fresamento CNC:Antes de projetar peças para fresamento CNC, é essencial ter uma compreensão abrangente das capacidades e restrições das máquinas CNC. Familiarize-se com a variedade de fresadoras CNC, opções de ferramentas e materiais compatíveis. Este conhecimento permitirá a tomada de decisões informadas durante a fase de projeto e facilitará a otimização de projetos para uma usinagem eficiente.

Projeto para usinabilidade:Projete peças tendo em mente a capacidade de fabricação, considerando fatores como acesso à ferramenta, otimização do percurso da ferramenta e seleção de materiais. Evite cantos internos intrincados ou afiados que possam representar desafios para a usinagem ou exigir ferramentas especializadas. Utilize tamanhos de ferramentas e percursos de ferramenta padrão sempre que possível para minimizar o tempo de usinagem e o desgaste da ferramenta. Além disso, considere a sequência das operações de usinagem para garantir estabilidade e precisão durante todo o processo.

Tolerâncias e acabamento superficial:Defina claramente as tolerâncias e o acabamento superficial necessários para sua peça. Embora o fresamento CNC possa atingir tolerâncias rígidas e acabamentos superficiais superiores, esses fatores afetam o tempo e o custo de usinagem. Comunique seus requisitos de tolerância de maneira eficaz nos desenhos de projeto e avalie as compensações entre tolerâncias mais restritas e maior complexidade de usinagem. Observe que obter acabamentos superficiais elevados pode exigir ferramentas adicionais ou processos de pós-usinagem.

Seleção de materiais:Selecione o material apropriado para sua peça com base em suas propriedades mecânicas, condições ambientais e requisitos de aplicação. Diferentes materiais apresentam características variadas de usinabilidade, portanto, considere como a escolha do material influenciará o processo de usinagem. Consulte o seu fornecedor de usinagem CNC para garantir a seleção do material mais adequado para o seu projeto.

Projeto para acesso a ferramentas:Considere o acesso à ferramenta ao projetar sua peça. As fresadoras CNC têm limitações em termos de alcance e folga da ferramenta, especialmente para geometrias complexas. Evite bolsões profundos ou recursos que possam exigir extensões longas da ferramenta, pois podem resultar na deflexão da ferramenta e na redução da precisão. Considere dividir peças complexas em vários componentes mais simples, que podem ser usinados com mais facilidade e montados posteriormente.

Minimize o desperdício de materiais:

Ao projetar peças para fresamento CNC, procure minimizar o desperdício de material, o que não apenas reduz os custos de material, mas também traz benefícios ambientais. Empregue agrupamento eficiente e posicionamento de peças no estoque de matéria-prima para otimizar a utilização do material. Projete peças com recursos que facilitam a remoção eficiente de refugos durante a usinagem. Além disso, considere a utilização de estoque de material pré-cortado ou pré-dimensionado para minimizar o desperdício e diminuir o tempo de usinagem.

Para obter suporte aprimorado no projeto de peças para fresamento CNC, considere a utilização de software CAD (Computer-Aided Design) que se integra aos recursos CAM (Computer-Aided Manufacturing). Essa integração permite a geração de percursos de ferramenta diretamente do seu projeto, garantindo uma comunicação perfeita entre os processos de projeto e fabricação.

A colaboração eficaz entre projetistas e especialistas em usinagem CNC, como a CFS Machine Shop, é crucial para otimizar projetos de peças para fresamento CNC. Envolver seu fornecedor de usinagem no início do processo de projeto pode levar a soluções mais eficientes e econômicas, garantindo ao mesmo tempo que seu produto final atenda aos padrões de qualidade e desempenho exigidos.

Aplicações de fresamento CNC

O fresamento CNC é uma técnica de usinagem de precisão que utiliza máquinas-ferramentas CNC e sistemas de controle de computador para obter alta precisão na modelagem e precisão da superfície das peças de trabalho. Ele oferece vantagens como alta eficiência, precisão e flexibilidade, tornando-o amplamente aplicável na fabricação de máquinas, aeroespacial, fabricação de moldes, fabricação de automóveis e vários outros campos.

Na fabricação mecânica, o fresamento CNC é utilizado para produzir uma ampla gama de peças mecânicas, incluindo assentos de rolamentos, flanges, engrenagens e rasgos de chaveta. Ao configurar parâmetros de usinagem apropriados, ele pode atingir requisitos de tamanho e formato de alta precisão, melhorando assim a precisão e a qualidade das peças.

Na indústria aeroespacial, a fresagem CNC desempenha um papel crucial devido aos elevados requisitos de usinagem das peças, necessitando de alta precisão e formatos complexos. A fresagem CNC permite o controle preciso do caminho de movimento da fresa na peça de trabalho por meio de sistemas de controle de computador, facilitando a usinagem de superfícies complexas, estruturas de paredes finas e outros formatos, melhorando, em última análise, o desempenho e a segurança da peça.

A fabricação de moldes também depende extensivamente da fresagem CNC, especialmente para obter usinagem altamente precisa. Por exemplo, na fabricação de moldes de injeção de plástico, a fresagem CNC pode realizar estruturas de cavidades complexas e moldes com altos requisitos de qualidade superficial. Da mesma forma, na usinagem de matrizes de estampagem compostas de vários eixos, a fresagem CNC pode atender às demandas de curvas complexas e alta precisão.

Além disso, a fresagem CNC encontra aplicação na fabricação de automóveis, especialmente para usinar peças curvas complexas em projetos modernos de carros leves. Ele permite a usinagem de superfícies complexas e designs leves, processando materiais como liga de alumínio e liga de titânio, melhorando assim o desempenho e a confiabilidade das peças automotivas.

Além disso, a fresagem CNC é amplamente utilizada em produtos eletrônicos, instrumentos ópticos, equipamentos médicos e outros campos. Muitas vezes, é necessário para processamento de alta precisão de produtos eletrônicos, como telefones celulares e tablets. Além disso, a fresagem CNC atende aos requisitos de precisão e qualidade superficial de instrumentos ópticos e equipamentos médicos.

Para que servimos?

A Keming Machine Shop, fabricante líder de usinagem CNC, é especializada no fornecimento de soluções de fresamento CNC de precisão para uma ampla gama de peças metálicas personalizadas. Com nossas fresadoras CNC internas e equipe qualificada, garantimos resultados de alta qualidade com tolerâncias rígidas e processos de produção eficientes.

Quer suas necessidades envolvam componentes aeroespaciais, peças automotivas, protótipos de dispositivos médicos ou soluções de usinagem personalizadas, possuímos a experiência e os recursos para atender às suas necessidades de maneira eficaz.

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