Perguntas frequentes - Metal de precisão

Perguntas frequentes

PERGUNTAS FREQUENTES

1. O que é usinagem de precisão?

A Usinagem de Precisão é um processo para remover material de uma peça de trabalho durante a manutenção de acabamentos de tolerância próxima.A máquina de precisão tem muitos tipos, incluindo fresamento, torneamento e usinagem por descarga elétrica.Uma máquina de precisão hoje é geralmente controlada usando um Controle Numérico Computadorizado (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 nas direções especificadas para fazer o corte correto.Esse movimento primário é chamado de "velocidade de corte".A peça de trabalho também pode ser movida, conhecido como movimento secundário de "alimentação".Juntos, esses movimentos e a nitidez da ferramenta de corte permitem que a máquina de precisão funcione.

A usinagem de precisão de qualidade requer a capacidade de seguir projetos extremamente específicos feitos por programas CAD (projeto assistido por computador) ou CAM (fabricação assistida por computador) como AutoCAD e TurboCAD.O software pode ajudar a produzir os diagramas ou esquemas tridimensionais complexos necessários para fabricar uma ferramenta, máquina ou objeto.Esses projetos devem ser seguidos com grande detalhe para garantir que um produto mantenha sua integridade.Embora a maioria das empresas de usinagem de precisão trabalhe com algum tipo de programa CAD/CAM, elas ainda trabalham frequentemente com esboços desenhados à mão nas fases iniciais de um projeto.

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 utilizados, várias ferramentas de usinagem de precisão serão utilizadas.Qualquer combinação de tornos, fresadoras, furadeiras, serras e esmerilhadeiras e até mesmo robótica de alta velocidade pode ser usada.A indústria aeroespacial pode usar usinagem de alta velocidade, enquanto uma indústria de fabricação de ferramentas para madeira pode usar processos de gravação e fresamento fotoquímicos.A produção de uma corrida, ou uma quantidade específica de qualquer item em particular, pode chegar aos milhares, ou ser apenas alguns.A usinagem de precisão geralmente requer a programação de dispositivos CNC, o que significa que eles são controlados numericamente por computador.O dispositivo CNC permite que as dimensões exatas sejam seguidas ao longo da execução de um produto.

2. O que é fresagem?

Fresamento é o processo de usinagem de usar cortadores rotativos para remover material de uma peça de trabalho, avançando (ou alimentando) o cortador na peça de trabalho em uma determinada direção.O cortador também pode ser mantido em um ângulo em relação ao eixo da ferramenta.A fresagem abrange uma ampla variedade de diferentes operações e máquinas, em escalas de pequenas peças individuais a grandes operações de fresagem de grupo para serviços pesados.É um dos processos mais usados ​​para usinagem de peças personalizadas com tolerâncias precisas.

O fresamento pode ser feito com uma ampla gama de máquinas-ferramentas.A classe original de máquinas-ferramentas para fresamento era a fresadora (muitas vezes chamada de fresadora).Após o advento do controle numérico computadorizado (CNC), as fresadoras evoluíram para centros de usinagem: fresadoras aumentadas por trocadores automáticos de ferramentas, magazines de ferramentas ou carrosséis, capacidade CNC, sistemas de refrigeração e gabinetes.Os centros de fresamento são geralmente classificados como centros de usinagem verticais (VMCs) ou centros de usinagem horizontais (HMCs).

A integração do fresamento em ambientes de torneamento, e vice-versa, começou com ferramentas motorizadas para tornos e o uso ocasional de fresas para operações de torneamento.Isso levou a uma nova classe de máquinas-ferramenta, máquinas multitarefa (MTMs), que são construídas especificamente para facilitar o fresamento e o torneamento dentro do mesmo envelope de trabalho.

3. O que é usinagem CNC de precisão?

Para engenheiros de projeto, equipes de P&D e fabricantes que dependem do fornecimento de peças, a usinagem CNC de precisão permite a criação de peças complexas sem processamento adicional.De fato, a usinagem CNC de precisão muitas vezes 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 projeto final, e muitas vezes altamente complexo, de uma peça.O nível de precisão é aprimorado através do uso do controle numérico computadorizado (CNC), que é usado para automatizar o controle das ferramentas de usinagem.

O papel do "CNC" na usinagem de precisão
Usando instruções de programação codificadas, a usinagem CNC de precisão permite que uma peça de trabalho seja cortada e moldada de acordo com as especificações sem intervenção manual do operador da máquina.
Tomando um modelo de desenho assistido por computador (CAD) fornecido por um cliente, um maquinista especialista usa software de fabricação assistida por computador (CAM) para criar as instruções para usinagem da peça.Com base no modelo CAD, o software determina quais caminhos de ferramenta são necessários e gera o código de programação que informa à máquina:
■ Quais são as RPMs e taxas de alimentação corretas
■ Quando e onde mover a ferramenta e/ou peça de trabalho
■ Quão profundo cortar
■ Quando aplicar refrigerante
■ Quaisquer outros fatores relacionados à velocidade, taxa de alimentação e coordenação
Um controlador CNC então usa o código de programação para controlar, automatizar e monitorar os movimentos da máquina.
Hoje, o CNC é um recurso integrado de uma ampla gama de equipamentos, desde tornos, fresadoras e roteadores a fio EDM (usinagem por descarga elétrica), laser e máquinas de corte a plasma.Além de automatizar o processo de usinagem e aumentar a precisão, o CNC elimina as tarefas manuais e libera os maquinistas para supervisionar várias máquinas funcionando ao mesmo tempo.
Além disso, uma vez que um caminho de ferramenta foi projetado e uma máquina é programada, ela pode executar uma peça qualquer número de 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 que são comumente usinados incluem alumínio, latão, bronze, cobre, aço, titânio e zinco.Além disso, madeira, espuma, fibra de vidro e plásticos como polipropileno também podem ser usinados.
Na verdade, praticamente qualquer material pode ser usado com usinagem CNC de precisão – é claro, dependendo da aplicação e de seus requisitos.

Algumas vantagens da usinagem CNC de precisão
Para muitas das pequenas peças e componentes que são usados ​​em uma ampla gama de produtos manufaturados, a usinagem CNC de precisão é frequentemente o método de fabricação escolhido.
Como acontece em praticamente todos os métodos de corte e usinagem, materiais diferentes se comportam de forma 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 em relação a outros métodos de usinagem.
Isso porque a usinagem CNC é capaz de entregar:
■ Um alto grau de complexidade da 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 grandes volumes
Enquanto um maquinista habilidoso 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 peças?
Com 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 iguais do início ao fim, não importa quantas peças você esteja produzindo.

4. Como é feito: quais processos e equipamentos são comumente usados ​​na usinagem de precisão?

Existem alguns métodos muito especializados de usinagem CNC, incluindo fio EDM (usinagem por descarga elétrica), usinagem aditiva e impressão a laser 3D.Por exemplo, o fio EDM usa materiais condutores - normalmente metais - e descargas elétricas para erodir uma peça de trabalho em formas complexas.
No entanto, aqui vamos nos concentrar nos processos de fresamento e torneamento - dois métodos subtrativos amplamente disponíveis e frequentemente usados ​​para usinagem CNC de precisão.

Fresamento versus torneamento
O fresamento é um processo de usinagem que usa uma ferramenta de corte cilíndrica e rotativa para remover o material e criar formas.O equipamento de fresagem, conhecido como fresadora ou centro de usinagem, realiza um universo de geometrias de peças complexas em alguns dos maiores objetos de metal usinado.
Uma característica importante do fresamento é que a peça permanece estacionária enquanto a ferramenta de corte gira.Em outras palavras, em uma fresadora, a ferramenta de corte giratória se move ao redor da peça de trabalho, que permanece fixa no lugar em uma cama.
Torneamento é o processo de cortar ou moldar uma peça de trabalho em um equipamento chamado torno.Normalmente, o torno gira a peça 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 contornar fisicamente a peça.O material gira, permitindo que a ferramenta realize as operações programadas.(Há um subconjunto de tornos em que as ferramentas giram em torno de um fio alimentado por carretel, no entanto, isso não é abordado aqui.)
No torneamento, ao contrário do fresamento, a peça gira.O estoque da peça gira no fuso do torno e a ferramenta de corte é colocada em contato com a peça de trabalho.

Usinagem manual vs. CNC
Enquanto fresas e tornos estão disponíveis em modelos manuais, as máquinas CNC são mais apropriadas para fins de fabricação de peças pequenas – oferecendo escalabilidade e repetibilidade para aplicações que exigem produção de alto volume de peças de tolerância apertada.
Além de oferecer máquinas simples de 2 eixos nas quais a ferramenta se move nos eixos X e Z, os equipamentos CNC de precisão incluem modelos multieixos nos quais a peça também pode se mover.Isso contrasta com um torno onde a peça de trabalho é limitada a girar e as ferramentas se movem para criar a geometria desejada.
Essas configurações multieixos permitem a produção de geometrias mais complexas em uma única operação, sem exigir trabalho adicional do 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 refrigeração de alta pressão com usinagem CNC de precisão garante que os cavacos não entrem em operação, mesmo quando se utiliza uma máquina com fuso orientado verticalmente.

Fresadoras CNC
Diferentes fresadoras variam em seus tamanhos, configurações de eixos, taxas de avanço, velocidade de corte, direção de avanço da fresagem e outras características.
No entanto, em geral, todas as fresadoras CNC utilizam um fuso rotativo para cortar o 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 fresadoras CNC são construídas para repetibilidade e podem ser usadas para tudo, desde prototipagem até produção de alto volume.Fresadoras CNC de precisão de alta qualidade são frequentemente usadas para trabalhos de tolerância apertada, como fresamento de matrizes e moldes finos.
Enquanto o fresamento CNC pode proporcionar um retorno rápido, o acabamento fresado cria peças com marcas de ferramentas visíveis.Também pode produzir peças com algumas arestas afiadas e rebarbas, portanto, processos adicionais podem ser necessários se as arestas e rebarbas forem inaceitáveis ​​para esses recursos.
É claro que as ferramentas de rebarbação programadas na sequência irão rebarbar, embora geralmente atinjam no máximo 90% da necessidade de acabamento, deixando alguns recursos para o acabamento manual final.
Quanto ao acabamento superficial, existem ferramentas que produzirão não apenas um acabamento superficial aceitável, mas também um acabamento espelhado em partes do produto de trabalho.

Tipos de fresadoras CNC
Os dois tipos básicos de fresadoras são conhecidos como centros de usinagem verticais e centros de usinagem horizontais, onde a principal diferença está na orientação do fuso da máquina.
Um centro de usinagem vertical é uma fresadora na qual o eixo do fuso é alinhado na direção do eixo Z.Essas máquinas verticais podem ser divididas em dois tipos:
■ Fresas de cama, nas quais o fuso se move paralelamente ao seu próprio eixo enquanto a mesa se move perpendicularmente ao eixo do fuso
■ Fresas de torreta, nas quais o fuso é estacionário e a mesa é movida para que fique sempre perpendicular e paralela ao eixo do fuso durante a operação de corte
Em um centro de usinagem horizontal, o eixo do fuso da fresadora é alinhado na direção do eixo Y.A estrutura horizontal significa que essas usinas tendem a ocupar mais espaço no chão de fábrica;elas também são geralmente mais pesadas e mais poderosas do que as máquinas verticais.
Uma fresadora horizontal é frequentemente usada quando é necessário um melhor acabamento superficial;isso porque a orientação do fuso significa que os cavacos de corte caem naturalmente e são facilmente removidos.(Como benefício adicional, a remoção eficiente de cavacos ajuda a aumentar a vida útil da ferramenta.)
Em geral, os centros de usinagem verticais são mais predominantes porque podem ser tão poderosos quanto os centros de usinagem horizontais e podem lidar com peças muito pequenas.Além disso, os centros verticais ocupam menos espaço do que os centros de usinagem horizontais.

Fresadoras CNC multi-eixos
Centros de usinagem CNC de precisão estão disponíveis com vários eixos.Uma fresadora de 3 eixos utiliza os eixos X, Y e Z para uma ampla variedade de trabalhos.Com uma fresadora 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.
Uma fresadora de 5 eixos possui três eixos tradicionais e dois eixos rotativos adicionais, permitindo que a peça de trabalho seja girada à medida que o cabeçote do fuso se move em torno dela.Isso permite que cinco lados de uma peça de trabalho sejam usinados sem remover a peça de trabalho e reinicializar a máquina.

tornos CNC
Um torno - também chamado de centro de torneamento - possui um ou mais fusos e eixos X e Z.A máquina é usada para girar uma peça de trabalho em seu eixo para realizar várias operações de corte e modelagem, aplicando uma ampla gama de ferramentas à peça.
Tornos CNC, que também são chamados de tornos de ferramentas de ação ao vivo, são ideais para criar peças cilíndricas ou esféricas simétricas.Assim como as fresadoras CNC, os tornos CNC podem lidar com operações menores, como prototipagem, mas também podem ser configurados para alta repetibilidade, suportando produção de alto volume.
Tornos CNC também podem ser configurados para produção relativamente sem as mãos, o que os torna amplamente utilizados nas indústrias automotiva, eletrônica, aeroespacial, robótica e de dispositivos médicos.

Como funciona um torno CNC
Com um torno CNC, uma barra bruta de material de estoque é carregada no mandril do fuso do torno.Este mandril mantém a peça de trabalho no lugar enquanto o fuso gira.Quando o fuso 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 realizar várias operações, como furação, rosqueamento, mandrilamento, alargamento, faceamento e torneamento cônico.Diferentes operações exigem trocas de ferramentas e podem aumentar o custo e o tempo de 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 então pronto para repetir a operação, com pouco ou nenhum tempo de configuração adicional normalmente necessário no meio.
Os tornos CNC também podem acomodar uma variedade de alimentadores automáticos de barras, que reduzem a quantidade de manuseio manual de matéria-prima e oferecem vantagens como as seguintes:
■ Reduza o tempo e o esforço exigidos do operador da máquina
■ Apoie a barra para reduzir as vibrações que podem afetar negativamente a precisão
■ Permitir que a máquina-ferramenta opere em velocidades ideais do fuso
■ Minimize os tempos de troca
■ Reduzir o desperdício de material

Tipos de tornos CNC
Existem vários tipos diferentes de tornos, mas os mais comuns são os tornos CNC de 2 eixos e os tornos automáticos estilo chinês.
A maioria dos tornos CNC China usa um ou dois fusos principais mais um ou dois fusos traseiros (ou secundários), com transferência rotativa responsável pelo primeiro.O fuso principal realiza a operação de usinagem primária, com o auxílio de uma bucha guia.
Além disso, alguns tornos de estilo chinês vêm equipados com um segundo cabeçote de ferramenta que funciona como uma fresadora CNC.
Com um torno automático CNC estilo China, o material de estoque é alimentado através de um fuso de cabeçote deslizante em uma bucha guia.Isso permite que a ferramenta corte o material mais próximo do ponto onde o material é apoiado, tornando a máquina China especialmente benéfica para peças torneadas longas e finas e para microusinagem.
Centros de torneamento CNC de vários eixos e tornos estilo 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 trocas de ferramentas usando equipamentos como uma fresadora CNC tradicional.

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