A usinagem de precisão é um processo para remover o material de uma peça de trabalho durante a retenção de acabamentos de tolerância. A máquina de precisão possui muitos tipos, incluindo usinagem de moagem, giro e descarga elétrica. Hoje, uma máquina de precisão é geralmente controlada usando um controles numéricos de computador (CNC).
Quase todos os produtos de metal usam usinagem de precisão, assim como muitos outros materiais, como plástico e madeira. Essas máquinas são operadas por maquinistas especializados e treinados. Para que a ferramenta de corte faça seu trabalho, ela deve ser movida em direções especificadas para fazer o corte correto. Esse movimento primário é chamado de "velocidade de corte". A peça de trabalho também pode ser movida, conhecida como o movimento secundário de "Feed". Juntos, esses movimentos e a nitidez da ferramenta de corte permitem que a máquina de precisão opere.
A usinagem de precisão da qualidade requer a capacidade de seguir projetos de projetos extremamente específicos feitos por programas CAD (design auxiliado por computador) ou CAM (fabricação auxiliada por computador) como AutoCAD e Turbocad. O software pode ajudar a produzir os diagramas ou esboços tridimensionais complexos necessários para fabricar uma ferramenta, máquina ou objeto. Essas plantas devem ser respeitadas com grandes detalhes para garantir que um produto mantenha sua integridade. Enquanto a maioria das empresas de usinagem de precisão trabalha com alguma forma de programas CAD/CAM, elas ainda trabalham frequentemente com esboços desenhados à mão nas fases iniciais de um design.
A usinagem de precisão é usada em vários materiais, incluindo aço, bronze, grafite, vidro e plásticos, para citar alguns. Dependendo do tamanho do projeto e dos materiais a serem usados, várias ferramentas de usinagem de precisão serão usadas. Qualquer combinação de tornos, máquinas de moagem, prensas de broca, serras e trituradores e até robótica de alta velocidade pode ser usada. A indústria aeroespacial pode usar usinagem de alta velocidade, enquanto uma indústria de ferramentas de madeira pode usar processos de gravura e moagem fotoquímicos. A agitação de uma corrida, ou uma quantidade específica de qualquer item em particular, pode numerar os milhares ou ser apenas alguns. A usinagem de precisão geralmente requer a programação de dispositivos CNC, o que significa que eles são controlados numericamente. O dispositivo CNC permite que as dimensões exatas sejam seguidas durante toda a execução de um produto.
A moagem é o processo de usinagem de usar cortadores rotativos para remover o material de uma peça de trabalho, avançando (ou alimentando) o cortador na peça de trabalho em uma certa direção. O cortador também pode ser mantido em um ângulo em relação ao eixo da ferramenta. A moagem cobre uma ampla variedade de operações e máquinas diferentes, em escalas, de pequenas peças individuais a grandes operações de moagem de gangues pesadas e pesadas. É um dos processos mais usados para usinar peças personalizadas para tolerâncias precisas.
A moagem pode ser feita com uma ampla gama de máquinas -ferramentas. A classe original de máquinas -ferramentas para moagem era a máquina de moagem (geralmente chamada de fábrica). Após o advento do Controle Numérico de Computador (CNC), as máquinas de moagem evoluíram para centros de usinagem: as máquinas de moagem aumentadas por trocadores de ferramentas automáticos, revistas de ferramentas ou carrosséis, capacidade CNC, sistemas de refrigerante e gabinetes. Os centros de moagem são geralmente classificados como centros de usinagem vertical (VMCs) ou centros de usinagem horizontal (HMCs).
A integração da moagem em ambientes de transformação e vice -versa começou com ferramentas ao vivo para tornos e o uso ocasional de usinas para operações de giro. Isso levou a uma nova classe de máquinas-ferramentas, máquinas multitarefa (MTMS), que são criadas para facilitar a moagem e a transformação no mesmo envelope de trabalho.
Para engenheiros de design, equipes de P&D e fabricantes que dependem do fornecimento de peças, a usinagem de precisão CNC permite a criação de peças complexas sem processamento adicional. De fato, a usinagem de precisão CNC geralmente possibilita que as peças acabadas sejam feitas em uma única máquina.
O processo de usinagem remove o material e usa uma ampla gama de ferramentas de corte para criar o design final e muitas vezes altamente complexo de uma peça. O nível de precisão é aprimorado através do uso de controle numérico de computador (CNC), que é usado para automatizar o controle das ferramentas de usinagem.
O papel do "CNC" na usinagem de precisão
Usando instruções de programação codificada, a usinagem de precisão CNC permite que uma peça de trabalho seja cortada e moldada para especificações sem intervenção manual por um operador de máquina.
Tomando um modelo de design auxiliado por computador (CAD) fornecido por um cliente, um maquinista especialista usa o software de fabricação auxiliado por computador (CAM) para criar as instruções para usinar a peça. Com base no modelo CAD, o software determina quais caminhos de ferramentas são necessários e gera o código de programação que informa à máquina:
■ Quais são as RPMs e as taxas de alimentação corretas
■ Quando e para onde mover a ferramenta e/ou peça de trabalho
■ Quão profundo para cortar
■ Quando aplicar o refrigerante
■ Quaisquer outros fatores relacionados à velocidade, taxa de alimentação e coordenação
Um controlador CNC usa o código de programação para controlar, automatizar e monitorar os movimentos da máquina.
Hoje, o CNC é um recurso interno de uma ampla gama de equipamentos, de torno, moinhos e roteadores a arame EDM (usinagem de descarga elétrica), laser e máquinas de corte de plasma. Além de automatizar o processo de usinagem e aumentar a precisão, o CNC elimina tarefas manuais e libera maquinistas para supervisionar várias máquinas que funcionam ao mesmo tempo.
Além disso, uma vez que um caminho de ferramenta foi projetado e uma máquina é programada, ela pode executar uma peça várias vezes. Isso fornece um alto nível de precisão e repetibilidade, o que, por sua vez, torna o processo altamente econômico e escalável.
Materiais que são usinados
Alguns metais comumente usinados incluem alumínio, latão, bronze, cobre, aço, titânio e zinco. Além disso, madeira, espuma, fibra de vidro e plásticos, como o polipropileno, também podem ser usinados.
De fato, praticamente qualquer material pode ser usado com a usinagem CNC de precisão - é claro, dependendo do aplicativo e de seus requisitos.
Algumas vantagens da usinagem CNC de precisão
Para muitas das pequenas peças e componentes usados em uma ampla gama de produtos fabricados, a usinagem de CNC de precisão geralmente é o método de fabricação de escolha.
Como é verdade em praticamente todos os métodos de corte e usinagem, diferentes materiais se comportam de maneira diferente, e o tamanho e a forma de um componente também têm um grande impacto no processo. No entanto, em geral, o processo de usinagem CNC de precisão oferece vantagens sobre outros métodos de usinagem.
Isso ocorre porque a usinagem CNC é capaz de entregar:
■ Um alto grau de complexidade de peça
■ Tolerâncias apertadas, normalmente variando de ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) a ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ Acabamentos de superfície excepcionalmente lisos, incluindo acabamentos personalizados
■ Repetibilidade, mesmo em altos volumes
Enquanto um maquinista qualificado pode usar um torno manual para fazer uma peça de qualidade em quantidades de 10 ou 100, o que acontece quando você precisa de 1.000 peças? 10.000 peças? 100.000 ou um milhão de partes?
Com a usinagem CNC de precisão, você pode obter a escalabilidade e a velocidade necessárias para esse tipo de produção de alto volume. Além disso, a alta repetibilidade da usinagem CNC de precisão oferece peças que são iguais do início ao fim, não importa quantas peças você estará produzindo.
Existem alguns métodos muito especializados de usinagem CNC, incluindo EDM de arame (usinagem de descarga elétrica), usinagem aditiva e impressão a laser 3D. Por exemplo, o Wire EDM usa materiais condutores -normalmente metais -e descargas elétricas para corroer uma peça de trabalho em formas complexas.
No entanto, aqui vamos nos concentrar nos processos de moagem e giro - dois métodos subtrativos que estão amplamente disponíveis e frequentemente usados para a usinagem de precisão CNC.
Moagem vs. girar
A moagem é um processo de usinagem que usa uma ferramenta de corte cilíndrica rotativa para remover o material e criar formas. O equipamento de moagem, conhecido como moinho ou um centro de usinagem, realiza um universo de geometrias complexas em alguns dos maiores objetos Metal Metal.
Uma característica importante da moagem é que a peça permanece estacionária enquanto a ferramenta de corte gira. Em outras palavras, em um moinho, a ferramenta de corte rotativa se move ao redor da peça de trabalho, que permanece fixa no lugar em uma cama.
Virando é o processo de corte ou moldar uma peça de trabalho em equipamentos chamados torno. Normalmente, o torno gira a peça de trabalho em um eixo vertical ou horizontal, enquanto uma ferramenta de corte fixa (que pode ou não estar girando) se move ao longo do eixo programado.
A ferramenta não pode percorrer fisicamente a peça. O material gira, permitindo que a ferramenta execute as operações programadas. (Há um subconjunto de tornos nos quais as ferramentas giram em torno de um fio alimentado com spool, no entanto, que não é coberto aqui.)
Ao girar, diferentemente da moagem, a peça de trabalho gira. O estoque da peça liga o eixo do torno e a ferramenta de corte é colocada em contato com a peça de trabalho.
Usinagem manual vs. CNC
Embora as usinas e os tornos estejam disponíveis em modelos manuais, as máquinas CNC são mais apropriadas para fins de fabricação de pequenas peças - oferecendo escalabilidade e repetibilidade para aplicações que requerem produção de alto volume de peças de tolerância apertadas.
Além de oferecer máquinas simples de 2 eixos nas quais a ferramenta se move nos eixos X e Z, o equipamento CNC de precisão inclui modelos de vários eixos nos quais a peça de trabalho também pode se mover. Isso contrasta com um torno em que a peça de trabalho é limitada a girar e as ferramentas se moverão para criar a geometria desejada.
Essas configurações de vários eixos permitem a produção de geometrias mais complexas em uma única operação, sem exigir trabalho adicional pelo operador da máquina. Isso não apenas facilita a produção de peças complexas, mas também reduz ou elimina a chance de erro do operador.
Além disso, o uso de líquido de arrefecimento de alta pressão com usinagem CNC de precisão garante que os chips não entrem nos trabalhos, mesmo ao utilizar uma máquina com um eixo com orientação verticalmente.
CNC Mills
Diferentes máquinas de moagem variam em seus tamanhos, configurações de eixo, taxas de alimentação, velocidade de corte, direção da alimentação de moagem e outras características.
No entanto, em geral, as usinas da CNC utilizam um eixo rotativo para cortar material indesejado. Eles são usados para cortar metais duros, como aço e titânio, mas também podem ser usados com materiais como plástico e alumínio.
As fábricas CNC são construídas para repetibilidade e podem ser usadas para tudo, desde prototipagem até produção de alto volume. As usinas de CNC de precisão de ponta são frequentemente usadas para trabalhos de tolerância rígidos, como moer matrizes e moldes finos.
Embora a moagem do CNC possa fornecer uma reviravolta rápida, o acabamento Milled Cria peças com marcas de ferramentas visíveis. Ele também pode produzir peças com algumas bordas e rebarbas nítidas; portanto, processos adicionais podem ser necessários se as bordas e rebarbas forem inaceitáveis para esses recursos.
Obviamente, as ferramentas de departamento programadas na sequência deverão, embora geralmente atinjam 90% do requisito final, deixando alguns recursos para o acabamento final da mão.
Quanto ao acabamento da superfície, existem ferramentas que produzirão não apenas um acabamento de superfície aceitável, mas também um acabamento semelhante ao espelho em partes do produto de trabalho.
Tipos de moinhos CNC
Os dois tipos básicos de máquinas de moagem são conhecidos como centros de usinagem vertical e centros de usinagem horizontais, onde a diferença primária está na orientação do eixo da máquina.
Um centro de usinagem vertical é um moinho no qual o eixo do eixo está alinhado na direção do eixo z. Essas máquinas verticais podem ser divididas em dois tipos:
■ Mills de cama, nos quais o eixo se move paralelo ao seu próprio eixo enquanto a mesa se move perpendicularmente ao eixo do eixo
■ Mills da torre, no qual o eixo está estacionário e a mesa é movida para que seja sempre perpendicular e paralela ao eixo do eixo durante a operação de corte
Em um centro de usinagem horizontal, o eixo do eixo do moinho está alinhado na direção do eixo y. A estrutura horizontal significa que essas fábricas tendem a ocupar mais espaço no chão de oficina de máquinas; Eles também são geralmente mais pesados em peso e mais poderosos que as máquinas verticais.
Um moinho horizontal é frequentemente usado quando é necessário um melhor acabamento de superfície; Isso ocorre porque a orientação do eixo significa que os chips de corte naturalmente se afastam e são facilmente removidos. (Como um benefício adicional, a remoção eficiente de chips ajuda a aumentar a vida útil da ferramenta.)
Em geral, os centros de usinagem vertical são mais prevalentes porque podem ser tão poderosos quanto os centros de usinagem horizontal e podem lidar com peças muito pequenas. Além disso, os centros verticais têm uma pegada menor que os centros de usinagem horizontais.
Mills CNC de vários eixos
Os centros de moinho CNC de precisão estão disponíveis com vários eixos. Um moinho de 3 eixos utiliza os eixos x, y e z para uma ampla variedade de trabalhos. Com um moinho de 4 eixos, a máquina pode girar em um eixo vertical e horizontal e mover a peça de trabalho para permitir uma usinagem mais contínua.
Um moinho de 5 eixos possui três eixos tradicionais e dois eixos rotativos adicionais, permitindo que a peça de trabalho seja girada à medida que a cabeça do eixo se move ao redor dele. Isso permite que cinco lados de uma peça de trabalho sejam usinados sem remover a peça de trabalho e redefinir a máquina.
Tornos CNC
Um torno - também chamado de centro de torneamento - tem um ou mais eixos e eixos X e Z. A máquina é usada para girar uma peça de trabalho em seu eixo para executar várias operações de corte e modelagem, aplicando uma ampla gama de ferramentas na peça de trabalho.
Os tornos CNC, que também são chamados de tornos de ferramentas de ação ao vivo, são ideais para criar partes cilíndricas ou esféricas simétricas. Como os moinhos CNC, os tornos CNC podem lidar com operações menores como prototipagem, mas também podem ser configuradas para alta repetibilidade, suportando produção de alto volume.
Os tornos CNC também podem ser configurados para uma produção relativamente livre, o que os torna amplamente utilizados nas indústrias automotivas, eletrônicas, aeroespaciais, robóticas e de dispositivos médicos.
Como um torno CNC funciona
Com um torno CNC, uma barra em branco de material de estoque é carregada no pedaço do eixo do torno. Este mandril mantém a peça de trabalho no lugar enquanto o eixo gira. Quando o eixo atinge a velocidade necessária, uma ferramenta de corte estacionária é colocada em contato com a peça de trabalho para remover o material e obter a geometria correta.
Um torno CNC pode executar várias operações, como perfuração, rosqueamento, chato, resmunda, voltado e giro de cone. Operações diferentes requerem alterações de ferramentas e podem aumentar o tempo de custo e configuração.
Quando todas as operações de usinagem necessárias são concluídas, a peça é cortada do estoque para processamento adicional, se necessário. O torno CNC está pronto para repetir a operação, com pouco ou nenhum tempo de configuração adicional geralmente necessário no meio.
Os tornos CNC também podem acomodar uma variedade de alimentadores automáticos de bares, que reduzem a quantidade de manuseio manual de matéria -prima e fornecem vantagens como as seguintes:
■ Reduza o tempo e o esforço exigidos do operador da máquina
■ Apoie o barstock para reduzir as vibrações que podem afetar negativamente a precisão
■ Permitir que a máquina -ferramenta opere em velocidades ideais do eixo
■ Minimize os tempos de mudança
■ Reduza o desperdício de material
Tipos de tornos CNC
Existem vários tipos diferentes de tornos, mas os mais comuns são tornos CNC de 2 eixos e tornos automáticos no estilo da China.
A maioria dos tornos da China CNC usa um ou dois eixos principais mais um ou dois eixos traseiros (ou secundários), com a transferência rotativa responsável pelo primeiro. O eixo principal executa a operação de usinagem primária, com a ajuda de uma bucha guia.
Além disso, alguns tornos ao estilo da China vêm equipados com uma segunda cabeça de ferramenta que opera como uma fábrica de CNC.
Com um torno automático no estilo da China CNC, o material de estoque é alimentado através de um eixo de cabeça deslizante em uma bucha-guia. Isso permite que a ferramenta reduza o material mais próximo do ponto em que o material é suportado, tornando a máquina da China especialmente benéfica para peças viradas longas e delgadas e para micromachinização.
Centros de torneamento CNC com vários eixos e tornos ao estilo da China podem realizar várias operações de usinagem usando uma única máquina. Isso os torna uma opção econômica para geometrias complexas que, de outra forma, exigiriam várias máquinas ou alterações de ferramentas usando equipamentos como um moinho CNC tradicional.