A precisão tornou-se fundamental para os fabricantes modernos. Dos setores pequenos aos de grande escala, ninguém abre mão da precisão. Você já pensou nos projetos de geometria complexa de diferentes materiais? Por exemplo, há projetos complexos de carrocerias de veículos, aeronaves e muitos outros. Ao notar a perfeição nessas entidades, a primeira pergunta que vem à mente é: O que é usinagem de precisão?
Ele é, de fato, o coração dos modernos setores de manufatura. Portanto, conhecer esse processo é fundamental para alcançar os resultados desejados. Além disso, a compreensão da usinagem de precisão destaca sua importância em todos os campos. Você ainda não conhece esse conceito? Não se preocupe! Neste artigo, explorarei tudo sobre esse processo em detalhes. Então, vamos começar!
O que é usinagem de precisão?
A usinagem de precisão é o procedimento de modelagem e corte de diferentes materiais. Esse processo utiliza ferramentas e maquinário avançados e automatizados. Algumas dessas ferramentas cortam a peça de trabalho, outras a moldam e outras lhe dão um acabamento fino. Portanto, não é um processo de uma única etapa, mas envolve várias etapas para alcançar os resultados desejados.
Nos primórdios, a usinagem de precisão era um processo simples. Utilizava máquinas e ferramentas simples e manuais, de modo que os produtos formados tinham a precisão comprometida. Porém, com a tecnologia atual, esse processo se tornou avançado. Agora, ele usa ferramentas de controle automatizadas e computadorizadas. Essas ferramentas cortam, moldam e dão acabamento a diferentes materiais com precisão.
Esses materiais incluem plástico, cerâmica e quase todos os tipos de metal. Isso significa que você pode usinar vários materiais para obter diferentes formas para diferentes fins. É por isso que a usinagem de precisão se tornou uma necessidade em muitos setores. Por exemplo, ela é usada nos setores aeroespacial, metalúrgico, automobilístico, marítimo e eletrônico.
Etapas do processo de usinagem de precisão
Espero que a seção acima explique a ideia básica sobre usinagem de precisão. Certo? Mas, como eu disse acima, esse não é um processo único. Portanto, discutir suas etapas em detalhes é fundamental para uma melhor compreensão. Na seção abaixo, explorarei as etapas envolvidas nesse processo.
1- Criação de um modelo gráfico
Essa é a primeira etapa na qual os engenheiros preparam um modelo gráfico da peça usinada. Em primeiro lugar, esse modelo é projetado como um esboço. Depois disso, ele é convertido em um modelo 3D usando CAD
(Projeto auxiliado por computador). Esse software permite que você inspecione o modelo de forma restrita. Esse modelo tem detalhes profundos da peça para garantir a usinagem adequada.
Ele contém informações sobre as dimensões, as tolerâncias e as propriedades do material. Essas informações minimizam os erros e mantêm a precisão. Além disso, é possível fazer alterações, se necessário, antes da usinagem. Portanto, a precisão desse modelo determina a precisão do produto final.
2- Conversão de CAD para CAM
O software CAD apenas prepara o modelo de design. No entanto, esse modelo de projeto não é viável para as ferramentas trabalharem. Nesse caso, ocorre a conversão de CAD para CAM. O CAM (Computer-Aided Manufacturing) é um software que traduz o modelo de design. Ele converte esse modelo gráfico em código G e código M, que podem ser lidos pelas ferramentas.
Esse software fornece instruções às ferramentas para cortar a peça de trabalho. COMO? O software CAM cria o caminho da ferramenta. As ferramentas de fresagem seguem esse caminho, o que garante a precisão e minimiza o desperdício de material. Além disso, esse software também define a profundidade de corte, a velocidade da ferramenta e as taxas de avanço.
3- Configuração de máquina CNC
A terceira etapa é a configuração das máquinas CNC. Essas máquinas trabalham com as instruções do software CAM, portanto, sua configuração manual é fundamental para aumentar a eficiência. Na configuração de uma máquina CNC, é preciso levar em conta alguns aspectos. Por exemplo, garantir o alinhamento correto das máquinas CNC, se elas podem se mover em todos os eixos X, Y e Z.
Além disso, você precisa garantir a fixação adequada da peça de trabalho. Por quê? Um pequeno movimento pode afetar todo o procedimento de fresagem, afetando a precisão. Portanto, você também deve verificar o carregamento adequado das instruções CAM no sistema controlador da máquina. Também é fundamental realizar uma operação a seco antes de engatar a peça de trabalho.
Ele garante que todas as ferramentas estejam seguindo as instruções do caminho da ferramenta. Por fim, a seleção e a configuração das ferramentas adequadas são fundamentais. Por exemplo, se estiver perfurando a peça de trabalho, é necessário instalar ferramentas de perfuração. Além disso, refrigerantes e lubrificantes devem ser fornecidos antes da execução de todas as ferramentas para evitar a produção de calor. Por fim, verifique novamente toda a configuração e faça alterações de ajuste, se necessário.
4- Execução da usinagem
Depois que todas as ferramentas e máquinas são ajustadas, inicia-se o processo de usinagem primária. A usinagem imprime o design exato do modelo na peça bruta. Esse processo é iniciado pela execução de ferramentas CNC. Essas ferramentas decodificam as instruções fornecidas pelo software CAM. Elas seguem essas instruções e o caminho da ferramenta e começam a usinar a peça de trabalho.
No entanto, a usinagem pode envolver perfuração, retificação, corte ou fresamento. O software CAD já decide a velocidade das ferramentas e a profundidade dos cortes. Entretanto, durante a usinagem, é fundamental monitorar todo o processo. As ferramentas CNC avançadas têm sensores que o alertam se as ferramentas se desviarem das instruções.
5- Pós-processamento e acabamento
O processo de usinagem apenas corta ou perfura a peça de trabalho. Portanto, as bordas afiadas ainda estão presentes na peça de trabalho. Essas bordas podem ser prejudiciais e diminuir a estética do produto. O pós-processamento e o acabamento são realizados para removê-las. Você pode realizar esse processo usando várias ferramentas e técnicas.
Por exemplo, o preenchimento manual, o tombamento e os abrasivos proporcionam superfícies delicadas. Outro processo de acabamento envolve polimento e esmerilhamento. O polimento proporciona uma superfície lisa e uma aparência espelhada. No entanto, o esmerilhamento remove as bordas afiadas. Tecnologias como tratamentos eletroquímicos e térmicos também conferem ao produto uma aparência delicada.
Tipos de máquinas de usinagem de precisão
A usinagem de precisão é um processo versátil que utiliza vários tipos de máquinas. Algumas dessas máquinas têm projetos simples, enquanto outras usam tecnologia avançada. Conhecer todas essas máquinas é fundamental antes de iniciar a usinagem de precisão. Nesta seção, compartilharei uma visão geral detalhada de todas essas máquinas.
1- Fresadoras CNC
As fresadoras CNC são o tipo mais avançado de máquinas de usinagem de precisão. A fresagem refere-se ao corte e à modelagem de materiais sólidos. Portanto, essas máquinas cortam e moldam os materiais com maior precisão. Como? Essas máquinas usam várias ferramentas de corte que funcionam com instruções de computador.
As instruções são fornecidas na forma de software CAD e CAM. As fresadoras CNC decodificam essas instruções e operam de acordo com elas. Essas ferramentas avançadas têm recursos de vários eixos. Por exemplo, seu modelo de 3 eixos pode cortar o material em 3 eixos (x,y,z). Entretanto, o modelo de 5 eixos pode moldar o material em 5 eixos possíveis.
É por isso que as fresadoras CNC são mais populares para a criação de geometrias complexas. Além disso, as fresadoras CNC podem realizar várias operações de fresagem. Por exemplo, elas desenvolvem contornos, furos, ranhuras e roscas. O que eu gosto nessas máquinas é a facilidade de manuseio de vários tipos de materiais. Por exemplo, elas podem usinar com eficiência plástico, madeira e metais.
2- Máquinas de torneamento CNC
Essas máquinas também funcionam com instruções de computador. Entretanto, as formas criadas por essas máquinas são principalmente cilíndricas. Elas usam várias ferramentas para cortar a peça de trabalho em rotação. Vou explicar detalhadamente seu princípio de funcionamento. Primeiro, a peça de trabalho é fixada em um eixo rotativo.
Todas as ferramentas de corte são posicionadas com precisão e se movem com a peça de trabalho. Quando o torneamento começa, as ferramentas de corte seguem o caminho predefinido da ferramenta e removem o material da peça de trabalho. Como resultado, é obtido um formato cilíndrico. No entanto, a velocidade e a forma do projeto são pré-decididas, de modo que o produto tem um nível de precisão mais alto.
É possível obter formas cilíndricas e outras formas, como cônicas e helicoidais. Isso depende dos tipos de operações de torneamento. Essas operações envolvem torneamento cônico, rosqueamento, faceamento e mandrilamento. As máquinas de torneamento são usadas nos setores automotivo, médico, de petróleo e gás.
3- Tornos CNC
O princípio de funcionamento do Torno CNC é o mesmo que o das máquinas mencionadas anteriormente. Essas máquinas são automatizadas e funcionam com instruções de computador. Seu modelo anterior só pode executar operações de torneamento e mover as ferramentas ao longo de três eixos. Entretanto, com a tecnologia avançada, seu design e suas funções mudaram.
Agora, essas máquinas podem realizar várias operações, como fresagem, perfuração e rosqueamento. Elas podem se mover em vários eixos e criar projetos geométricos complexos. Nessas máquinas, a peça de trabalho é conectada ao eixo e gira. As ferramentas de corte CNC operam com instruções do computador e removem o material da peça. A velocidade e o percurso das ferramentas são predefinidos e não apresentam erros.
4- Máquinas de perfuração CNC
As máquinas de perfuração CNC são especificadas para criar furos na peça de trabalho. Essas máquinas também trabalham com software CAM e CAD, criando furos precisos. Portanto, elas são populares nos setores automotivo e aeroespacial. No entanto, surge a pergunta: como elas fazem furos? Basicamente, antes de perfurar, é preciso escolher uma broca específica.
Essas brocas variam em tamanho e se adaptam a diferentes tipos de materiais. Depois de escolher a broca, ela é conectada a um eixo que se move. A peça de trabalho permanece parada durante todo o processo. As ferramentas de perfuração removem o material da peça de trabalho. Como consequência, um furo de tamanho específico é formado. No entanto, o tamanho e a profundidade do furo já estão decididos.
Com o avanço da tecnologia, o design dessas máquinas de perfuração também mudou. Seu novo modelo não se limita a criar furos, mas é capaz de perfurar e rosquear. Além disso, as furadeiras CNC de última geração também têm um sistema de troca de ferramentas. Esse sistema troca automaticamente as brocas de diferentes tamanhos para diferentes furos.
5- Máquinas CNC de múltiplos eixos
As máquinas multieixos são a versão avançada das máquinas CNC tradicionais. O projeto antigo podia mover as ferramentas de fresagem em apenas três eixos ou direções. No entanto, as máquinas CNC de múltiplos eixos podem mover as ferramentas de corte em 4, 5 e 6 eixos. Portanto, essas máquinas podem criar projetos intrincados, complexos e precisos em diferentes materiais.
Em máquinas de 4 eixos, três eixos são x, y e z; o eixo adicional é o eixo A. Esse eixo permite que as ferramentas de corte criem peças cilíndricas. Nas máquinas CNC de 5 eixos, dois eixos adicionais são A e C. Esses eixos permitirão que a ferramenta corte a peça de trabalho em cinco ângulos. Por fim, as máquinas CNC de 6 eixos têm seis eixos diferentes. Esse é o modelo avançado e está presente em sistemas robóticos.
6- Usinagem por descarga elétrica (EDM)
Essas máquinas realizam operações de fresagem usando faíscas elétricas. Vou explicar seu funcionamento. A ferramenta de corte que atua como cátodo e a peça de trabalho são colocadas em um fluido dielétrico, com um pequeno espaço entre elas. Quando a tensão é aplicada, é produzida uma faísca elétrica com uma temperatura de até 10.000°C.
Uma temperatura tão alta derrete a parte da peça que está sendo usinada. O procedimento continua até que a forma desejada seja obtida. Você pode se perguntar qual é a função do fluido dielétrico. Esse fluido elimina os detritos, resfria a peça de trabalho e atua como isolante quando não há ignição por faísca.
Vários tipos de máquinas EDM são específicos para diferentes operações de fresamento. Por exemplo, as máquinas EDM sinker criam cavidades na peça de trabalho, como matrizes. As máquinas EDM de perfuração criam furos de diferentes tamanhos na peça de trabalho. As máquinas EDM são comumente usadas nos setores médico, aeroespacial e de metalurgia.
7- Máquinas suíças
As máquinas suíças são máquinas avançadas e precisas para criar designs delicados. Elas se originaram na Suíça para fabricar designs complexos de relógios. Mais tarde, tornaram-se populares na fabricação de equipamentos médicos e artigos de luxo. Seu método de trabalho explica seu nível de precisão. Vamos explicar como essas máquinas funcionam.
Essas máquinas têm suporte de bucha guia. Esse suporte segura a peça de trabalho durante o corte e evita vibrações extras. As ferramentas de corte são posicionadas axialmente e se movem com a peça de trabalho. Na usinagem Swiss, tanto a ferramenta quanto a peça se movem juntas. Essas máquinas têm modelos de múltiplos eixos, de modo que as ferramentas de corte podem se mover em vários eixos.
Portanto, projetos de geometria complexa são possíveis com essas máquinas. Um aspecto que me agrada nessas máquinas é seu sistema de alimentação de barras. Esse sistema fornece continuamente matérias-primas durante a usinagem. Isso significa que é possível produzir um grande volume de produtos de uma só vez. Essas máquinas podem criar rapidamente projetos precisos, delicados e intrincados.
8- Máquinas de corte a laser CNC
Como o nome sugere, essas máquinas usam tecnologia avançada de laser para usinagem de precisão. Essas máquinas usam um sistema de controle CNC e realizam várias operações de usinagem. Mas como o laser gera e corta o material? Na verdade, isso depende da máquina de corte a laser que você usa para realizar a usinagem. Deixe-me explicar.
Existem três máquinas de corte a laser, cada uma produzindo laser de forma diferente. A primeira é a máquina de corte a laser de CO₂. Essa máquina cria um feixe de laser usando uma mistura de gás CO₂, hélio, nitrogênio e hidrogênio.
O segundo tipo são as máquinas de corte a laser de fibra. Essas máquinas geram feixes de laser passando uma luz potente por um cabo de fibra óptica.
Por fim, as máquinas de corte a laser de cristal produzem feixes de laser usando meios de cristal sintético. Esses meios incluem o granada de ítrio e alumínio dopado com neodímio (Nd: YAG). É por isso que esse tipo também é chamado de máquinas de corte a laser YAG. Todos os feixes de laser se espalham por toda parte, então a lente os direciona.
Quando esse feixe de laser direcionado atinge a peça de trabalho, ele derrete. O material derretido se vaporiza por si só, criando uma forma específica. No entanto, a forma e o design são predefinidos pelo software CAM e CAD. Portanto, eles têm excelente precisão. As máquinas de corte a laser são usadas nos setores aeroespacial, eletrônico e de sinalização.
Vantagens da usinagem de precisão CNC
Você tem uma ideia sobre o avanço e a aplicação da usinagem de precisão. Mas o que torna a usinagem CNC a espinha dorsal da fabricação de alta tecnologia? Suas vantagens respondem a essa pergunta. Portanto, vamos discutir abaixo os benefícios mais comuns da usinagem de precisão CNC.
1- Alta precisão
Com o avanço do mundo, todos estão atrás da perfeição. Uma pequena falha é inaceitável na era moderna de hoje. Portanto, esse processo de usinagem CNC oferece um excelente nível de precisão. Esse processo utiliza máquinas que trabalham com instruções de computador. O software CAD e CAM direciona essas ferramentas para cortar o material. Assim, o produto final é totalmente livre de erros.
Além disso, essas máquinas mantêm a consistência. Para criar designs replicados, basta fornecer instruções uma vez. Os designs idênticos exatos e precisos são criados em pouco tempo. Portanto, essas máquinas também economizam tempo. Por fim, as máquinas CNC têm sensores de alerta. Esses sensores o alertam em caso de qualquer desvio. Assim, a precisão é ainda mais aprimorada.
2- Tolerância rígida
Antes de discutirmos essa vantagem, vamos explicar o que é tolerância. Tolerância é um termo usado nos setores de manufatura para se referir ao desvio aceitável. Em palavras simples, a tolerância denota o quanto um produto se desvia do nível de perfeição. Ela é medida em mícrons ou polegadas. A máquina CNC cria produtos com tolerâncias rígidas.
Isso significa que esses produtos apresentam um desvio mínimo das medidas especificadas. A tolerância apertada indica que os produtos se encaixam com precisão e têm o alinhamento correto. O processo de usinagem CNC fornece ±0,001 polegadas, o que é insignificante. É por isso que a usinagem CNC é usada em setores que exigem tolerâncias rígidas.
3- Custo-benefício em longo prazo
O processo de usinagem de precisão CNC é, de fato, caro no início. O uso de tecnologia avançada justifica seu alto custo. No entanto, a longo prazo, ele é econômico. COMO? Como você sabe, essas máquinas funcionam automaticamente. Portanto, não há necessidade de pessoal extra, o que reduz os custos de mão de obra.
Essas máquinas permitem a repetição para que você possa criar várias cópias rapidamente. Como resultado,
o volume de produção aumenta e os custos de produção diminuem. Além disso, essas máquinas não trabalham manualmente, o que diminui o desperdício de material. Por fim, essas máquinas podem executar várias tarefas de fresagem simultaneamente. Assim, o custo de ferramentas extras é reduzido.
Aplicações da usinagem de precisão CNC
A usinagem de precisão CNC domina o mundo com sua tecnologia de ponta. De pequeno a grande porte, todos os setores dependem das máquinas de precisão CNC. O motivo é, sem dúvida, seu excelente nível de precisão. A seção abaixo explorará como essas máquinas nos servem em diferentes campos.
1- Setor aeroespacial
O setor aeroespacial nunca compromete a precisão. Um pequeno erro leva a resultados graves. Por isso, o processo de usinagem de precisão CNC oferece tolerância estreita e alta precisão. Essas máquinas fabricam os componentes sensíveis de aeronaves e espaçonaves. Essas peças incluem motores de aeronaves, trens de pouso, lâminas de turbina, etc.
2- Setor automotivo
A principal preocupação do setor automotivo é a inovação. Seu objetivo é lançar modelos de veículos complexos e modernos. Esses projetos são possíveis com máquinas de precisão CNC. Como você sabe, essas máquinas usam ferramentas personalizáveis para obter vários projetos complexos. A usinagem CNC cria motores de veículos, estruturas de carroceria e cabeçotes de cilindros.
3- Defesa e militar
As máquinas de precisão CNC desempenham um papel fundamental no setor militar e de defesa. Por exemplo, essas máquinas fabricam armas de fogo, mísseis, tanques e drones. Além disso, é necessário um nível mais alto de precisão nos eletrônicos de defesa. Portanto, o processo da máquina CNC ajuda nos sistemas de radar e de orientação.
4- Fabricação de ferramentas e matrizes
Vários setores de fabricação de ferramentas e matrizes usam máquinas CNC para obter resultados precisos. Por exemplo, os moldes personalizados usados na moldagem por injeção exigem alta precisão para obter melhores resultados. Essas máquinas criam projetos complexos de moldes. Além disso, as matrizes usadas em operações de fresagem são produzidas com máquinas de precisão CNC.
5- Joalheria e relojoaria
Como você sabe, as joias e os relógios são feitos com os designs mais complexos e intrincados. Máquinas simples não conseguem criar designs tão delicados e precisos. Um leve desalinhamento no design pode diminuir a estética de todo o design. As máquinas CNC são usadas para essa finalidade. Por exemplo, as máquinas CNC suíças são mais comumente usadas para fazer relógios e designs de joias.
Perguntas frequentes
O que são componentes de máquinas de precisão?
Os componentes de máquinas de precisão são ferramentas que moldam e criam diferentes materiais. Eles são feitos de materiais robustos para lidar com vários tipos de materiais de peças de trabalho. Além disso, são fabricados com tolerâncias rígidas para garantir resultados precisos e exatos.
Por que a usinagem de precisão CNC é melhor?
Na usinagem de precisão CNC, as ferramentas de corte operam com instruções de computador. Essas instruções são fornecidas por meio de software CAD e CAM. Portanto, os produtos produzidos pela usinagem CNC são altamente precisos.
Qual é a função de um operador de máquinas na usinagem de precisão?
Na usinagem de precisão, os operadores de máquinas executam as seguintes funções
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Verifique o desgaste da ferramenta
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Garantir que as ferramentas estejam funcionando corretamente
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Faça ajustes, se necessário
Conclusão
A usinagem de precisão é o processo de criação de projetos complexos em diferentes materiais. Neste artigo abrangente, discuti esse procedimento em profundidade. Por exemplo, esse procedimento utiliza várias ferramentas. Essas ferramentas incluem máquinas CNC, tornos, máquinas suíças, máquinas de múltiplos eixos, etc.
As máquinas CNC utilizam tecnologia avançada. Elas trabalham com instruções de computador e criam formas e projetos precisos. O processo de usinagem de precisão é o coração de todos os setores. Ele é popular nos setores aeroespacial, metalúrgico, automotivo e eletrônico.