Introdução
A fresagem CNC é uma das operações de usinagem CNC mais utilizadas na fabricação. Todos os processos CNC compartilham algumas semelhanças, como a automação através de códigos e programas de computador, garantindo alta precisão. A fresagem CNC é distinta e altamente versátil, tornando-a um pilar em vários setores.
Este artigo é um guia completo para operações de fresamento CNC. Abrange tudo o que você precisa saber sobre o processo, suas capacidades, benefícios, limitações e aplicações, o que pode ser fundamental antes de escolhê-lo para seu próximo projeto de fabricação.
O que é fresamento CNC?
O fresamento CNC é um processo automatizado que utiliza uma série de ferramentas de corte rotativas para remover componentes de uma peça. Como o nome do processo sugere, a operação utiliza máquinas controladas por computador para exercer movimentos precisos das fresas, garantindo precisão dimensional.
O processo é altamente versátil, adequado para diversas operações, realizando diversas operações de fresamento, criando rebaixos, bolsões, canais internos e outros recursos complexos. A fresagem CNC oferece inúmeras vantagens.
Como funciona a fresagem CNC?
A fresagem CNC é uma das técnicas de usinagem CNC mais utilizadas. Embora fresamento, furação e torneamento sejam aspectos da usinagem CNC, existem distinções complexas entre cada processo. Dito isto, esta seção discutirá precisamente como funciona a fresagem CNC.
Preparação de arquivos CAD
Todas as operações de usinagem CNC começam com a criação do Desenho Assistido por Computador (CAD) que serve como formato 2D ou 3D do produto pretendido. Preparar um arquivo CAD para fresamento CNC envolve o uso de softwares como SolidWorks ou Autodesk. Este arquivo CAD serve como impressão digital para todo o processo de fresamento, com especificações indicando a forma, dimensões, geometria, tolerância, acabamento e outros recursos complexos da peça.
Exportar projeto para formato compatível com CNC
Depois de criar o arquivo CAD, você deve convertê-lo em algo que o dispositivo CNC possa entender usando o software de Manufatura Assistida por Computador (CAM) apropriado. Este software, como Convert.emachineshop.com e cad-exchanger, traduz o design em códigos legíveis por máquina (geralmente códigos G ou M); isso inclui o caminho e o movimento da ferramenta, a sequência de corte, a taxa de avanço e outros parâmetros complexos do processo de fresamento.
Configuração da máquina
Depois de alterar os arquivos CAD para formatos legíveis por máquina, como STL e STEP, a máquina CNC está pronta para o fresamento real. Em seguida, o maquinista ou operador confirma a configuração apropriada da fresadora CNC. Isso inclui fixar a peça de trabalho na máquina, carregar as ferramentas de corte adequadas e definir as coordenadas para um posicionamento preciso.
fresagem
Após a confirmação da configuração precisa da máquina, o processo de fresamento real pode começar. A máquina terá que conectar as fresas ao fuso e configurar o dispositivo para iniciar o fresamento. As fresas se moverão ao longo de caminhos específicos indicados pelos códigos, cortando e removendo pedaços de material da peça de trabalho de maneira controlada e especificada.
Tipos de operações de fresagem CNC
O fresamento CNC envolve uma série de operações de corte diferentes, cada uma específica para finalidades de usinagem distintas. Abaixo está uma visão geral concisa, mas detalhada dos tipos de fresamento CNC.
Fresamento de face
Como um tipo de operação de fresamento CNC, o fresamento frontal ocorre quando o eixo de rotação da ferramenta de corte - geralmente uma fresa frontal - fica em ângulo reto com a superfície da peça de trabalho. As ferramentas de corte possuem dentes cortantes na face e na periferia da ferramenta. Enquanto o dente periférico é responsável pela própria operação de corte, os dentes frontais auxiliam no acabamento. Portanto, as peças fresadas tendem a ter acabamento superficial de alta qualidade, preciso e liso.
O fresamento frontal normalmente serve para criar superfícies planas e contornos em peças já usinadas; em comparação com outras operações de fresamento, também serve como uma espécie de acabamento superficial. Este processo de fresamento CNC pode incluir diferentes tipos, como fresamento lateral e fresamento final em fresamento CNC.
Finalizar Moagem
O fresamento de topo usa fresas específicas, chamadas fresas de topo, para remover materiais de uma peça, criando cortes axiais. Os moinhos vêm em designs variados, como fresas de extremidade quadrada, de extremidade esférica e de superfície plana. O fresamento de topo serve para criar superfícies planas, contornos e ranhuras.
Fresamento Lateral
Como o nome sugere, o fresamento lateral envolve o corte nas laterais de uma peça de trabalho. À medida que as fresas laterais cortam as lâminas do material, isso cria algum tipo de movimento lateral. Este processo de fresamento é adequado para criar superfícies planas verticais e angulares, remodelar as laterais de uma peça ou remover material extra das bordas da peça.
As fresadoras CNC verticais ou horizontais podem realizar todos os tipos de operações de fresamento frontal.
Moagem Simples
Nesta operação de fresamento, o eixo de rotação da ferramenta de corte é paralelo à superfície da peça. Como o fresamento simples é normalmente usado para superfícies horizontais planas, às vezes é chamado de fresamento de superfície ou de placas. Assim como outras operações de fresamento, utiliza fresas específicas – fresas planas – com os dentes cortantes predominantes na periferia que corta a peça.
O fresamento simples pode empregar fresas estreitas ou largas para criar cortes verticais, transversais ou longitudinais, dependendo das especificações ou aplicações do fresamento. Por exemplo, os cortadores estreitos são adaptados para cortes mais largos, enquanto os mais largos são para cortar áreas de superfície maiores. O fresamento simples é uma operação versátil adequada para criar superfícies planas, rasgos de chaveta ou ranhuras.
Fresagem de Formulário
O Fresamento de Forma é a operação de fresamento ideal para criar formas, contornos e contornos complexos e irregulares em uma peça de trabalho. O processo utiliza fresas formadas ou fresas específicas para esta operação para criar esses contornos em peças com superfícies curvas e planas ou superfícies completamente curvas – seja na orientação côncava ou convexa.
Esta operação cria cavidades, cordões e contornos semicirculares ou hemisféricos, incluindo designs complexos e recursos personalizados. No entanto, devido às complexidades e à curvatura da superfície, esta operação é ligeiramente mais lenta do que as operações normais de fresagem, até 30%.
Moagem Angular
Como o nome sugere, o fresamento angular envolve operações de fresamento em que a aresta de corte das fresas é colocada em ângulo com a superfície da peça. É muito semelhante ao fresamento plano, com a principal distinção sendo a configuração angular do eixo de corte.
O fresamento angular usa fresas de ângulo único para criar recursos angulares, como serrilhados, chanfros, chanfros e ranhuras. Esses cortadores têm arestas de corte angulares, tornando-os adequados para trabalhar em ângulos de 45, 50, 55 ou 60 graus, como na confecção de encaixes. Existem também fresas angulares duplas, que normalmente possuem dentes em forma de V e são mais adequadas para fresar superfícies planas em ângulos de 90, 60 e 45 graus.
Outros tipos
Além dos tipos mais predominantes de operações de fresamento CNC, abaixo estão alguns outros tipos.
Fresagem Periférica
O fresamento periférico é semelhante ao fresamento plano, com seu eixo de corte normalmente paralelo à peça. Envolve cortar ao longo da borda externa – a periferia – de uma peça de trabalho. Esta técnica de fresamento é adequada para peças que exigem detalhes delicados nas bordas e para criar perfis, contornos e ranhuras.
Fresagem de ranhura
O fresamento de canais também é chamado de fresamento de canais, e qualquer um dos nomes descreve a técnica. É usado explicitamente para criar ranhuras e ranhuras em uma peça de trabalho. A operação é altamente versátil e utilizada para criar ranhuras em T e rasgos de chaveta.
Fresagem de Rosca
Novamente, como o nome sugere, o fresamento de roscas é específico para criar recursos roscados em uma peça por meio do movimento rotatório da ferramenta de corte. Sejam roscas internas ou externas, a técnica cria recursos de rosqueamento precisos e exatos em uma peça de trabalho.
fresagem de bolso
A operação de fresamento de bolsões cria bolsões ou reentrâncias fechadas, como cortes inferiores em uma peça de trabalho. A técnica é específica para criar detalhes internos delicados, como bolsões para rolamentos.
Seleção de materiais para operações de fresamento CNC
A fresagem CNC é compatível com vários tipos de materiais. Esta seção discutirá a seleção de materiais para o processo de fresamento CNC em duas categorias.
Fatores que determinam a escolha de materiais para fresamento CNC
Antes de selecionar materiais, existem fatores críticos que você deve considerar. Eles ajudam a determinar a adequação do material para um projeto específico de fresamento.
Abaixo estão alguns dos fatores críticos que exigem tais considerações.
- Tolerância das peças: A classificação de tolerância de um material influencia a precisão dimensional do produto final. Portanto, ao fabricar peças com especificações de tolerância restrita, você deve levar em consideração a tolerância das peças para garantir que o produto final atenda à aplicação pretendida.
- Custo: O custo do material é outro fator crítico, sendo alguns materiais bastante caros. Equilibrar os custos dos materiais com a propriedade desejada e calcular o seu orçamento é altamente vital.
- Função da peça: A função pretendida da fabricação também desempenha um papel crucial na escolha do material. Por exemplo, na indústria aeroespacial, o alumínio ou o titânio são os materiais preferidos para aplicações que exigem resistência considerável e são leves. Contudo, se a resistência for o critério definidor, o aço inoxidável pode ser um material mais adequado.
- Estresse: Novamente, diferentes materiais têm resistência variável ao estresse e à fadiga. Portanto, dependendo da necessidade do projeto, a resistência à tração do material é um fator crucial para evitar deformações ou mesmo falhas de fabricação.
Exemplos de materiais para fresamento CNC
Um dos principais benefícios das operações CNC, incluindo a fresagem CNC, é a sua compatibilidade com uma vasta gama de materiais. Abaixo estão os materiais típicos adequados para fresamento CNC.
- Metais e Aloys: Isso inclui metais e ligas leves e de alta densidade. Exemplos de metais para fresamento CNC incluem alumínio, aço, aço inoxidável, titânio, latão e cobre.
- Plásticos: A fresagem CNC é compatível com vários plásticos e resinas, especialmente polímeros de engenharia. Exemplos incluem acrílico, náilon, polietileno, polipropileno, PVC, etc.
- Outros: Isto inclui outros tipos de materiais além de metais e plásticos. Materiais como compósitos, madeira e, às vezes, cerâmica são usados para fresamento CNC.
Vantagens da fresagem CNC
A fresagem CNC é versátil, o que a torna um dos métodos preferidos em diversos setores. Abaixo estão alguns de seus principais benefícios.
Alta precisão e exatidão dimensional
Como todas as operações CNC, o fresamento CNC é uma operação de alta precisão, pois cria peças com precisão e exatidão dimensional impecáveis. Por ser um processo controlado por computador, há pouca interferência humana. Portanto, os riscos de erro são mínimos, como na usinagem manual. Isso a torna uma técnica adequada para peças e componentes com especificações de tolerância restrita de até ±0.001 polegadas; na verdade, algumas máquinas podem atingir ±0.0005 polegadas.
Compatibilidade com vastas opções de materiais
A fresagem CNC é compatível com vários tipos de opções de materiais. Já discutimos algumas opções de materiais disponíveis para os maquinistas CNC durante a fabricação de peças. O dispositivo pode usinar peças feitas de diversos materiais, incluindo plásticos, metais, ligas, compósitos e até madeira e, às vezes, cerâmica.
Rápido e Eficiente
Como as operações de fresamento CNC são guiadas por computador, é um método altamente eficiente. Depois de configurar o projeto auxiliado por computador e codificar a máquina, ela pode realizar suas operações de forma independente. O alto nível de automação e repetibilidade da fresagem CNC ajuda a reduzir os prazos de entrega, pois o dispositivo pode operar 24 horas por dia, 7 dias por semana, se necessário, aumentando ainda mais as taxas de produção. Portanto, você tem maiores chances de cumprir prazos apertados.
Adequado para geometrias complexas
Independentemente das restrições de projeto e complexidades geométricas, as operações de fresamento CNC são adequadas. Desde que as instruções e códigos que orientam a operação do dispositivo sejam otimizados corretamente, ele garante o controle preciso do caminho e da profundidade da ferramenta da fresa para alta precisão. Geralmente, os processos de fresamento CNC são as operações de usinagem essenciais para a criação de recursos complexos, incluindo bolsões, recortes e contornos.
Limitações ao fresamento CNC
Mesmo com suas inúmeras vantagens, o fresamento CNC ainda apresenta algumas limitações. Compreender as deficiências é fundamental para garantir que seus projetos de fresamento CNC atinjam todas as especificações pretendidas.
Altos custos iniciais
Geralmente, todas as máquinas CNC, incluindo equipamentos e software de fresagem CNC, são caras. Portanto, a configuração inicial da fresadora CNC geralmente é cara, o que muitas vezes é uma limitação, especialmente para startups e empresas de pequeno porte. No entanto, uma vez que estas máquinas e os seus outros componentes são altamente duráveis, o benefício a longo prazo da aquisição do dispositivo pode superar o seu custo inicial.
Desgaste da ferramenta
O desgaste da ferramenta é mais ou menos uma constante no fresamento CNC. O contato constante entre a ferramenta de corte e a peça desgasta gradativamente as fresas. Outros fatores, como a dureza do material e o aumento da velocidade de corte, podem aumentar o desgaste da ferramenta. Quando isso acontece, as ferramentas necessitam de substituição ou afiação periódica, aumentando os custos de manutenção.
Requer experiência
As fresadoras CNC exigem maquinistas e operadores especializados para garantir uma usinagem ideal. O dispositivo requer codificação e programação corretas, o que muitas vezes exige que os maquinistas tenham um bom conhecimento de linguagens de programação. Além disso, outros aspectos, como seleção de ferramentas, técnicas de usinagem, configuração de máquinas e peças, solução de problemas e diagnóstico de problemas, exigem os serviços de especialistas.
Aplicações de operações de fresamento CNC
A fresagem CNC é indiscutivelmente a técnica de usinagem de precisão mais utilizada devido às suas vastas aplicações em diversos setores. Abaixo estão alguns:
- Indústria aeroespacial: Peças de aeronaves, elementos estruturais, componentes de motores e outras peças especializadas com tolerância rígida e padrões de qualidade e medidas de segurança rigorosas.
- Agricultura: Peças para grandes máquinas agrícolas, sistemas de irrigação e ferramentas especializadas
- Indústria automobilística: Peças de motores, componentes de chassis, sistemas de transmissão e engrenagens, peças internas e externas de automóveis.
- Eletrônicos: Invólucros e gabinetes eletrônicos, dissipadores de calor
- Energia e Energias Renováveis: Peças de geradores, turbinas, componentes de painéis solares e sistemas de energia renovável
- Fabricação Geral e Fabricação de Peças Personalizadas: Criação de peças personalizadas, moldes, ferramentas, peças de máquinas e componentes automotivos personalizados
- Indústria médica: Instrumentos cirúrgicos e implantes, próteses, equipamentos ortopédicos, instrumentos odontológicos e outros recursos com rigorosas especificações de segurança e qualidade
Fatores que determinam o custo da fresagem CNC
Diferentes fatores podem afetar o custo total das operações de fresamento CNC. Abaixo está uma breve visão geral de alguns deles.
Complexidade de design
A complexidade do projeto desempenha um papel crucial no custo total dos serviços de fresamento CNC. Peças com designs mais complexos e delicados tendem a exigir ferramentas de corte especiais, maiores níveis de especialização e prazos de entrega mais longos, resultando em aumento de custos. Na verdade, algumas geometrias complexas, especialmente aquelas com recursos extras como rebaixos, exigem usinagem multieixos, que é ainda mais cara do que as máquinas CNC convencionais.
Tipos de fresadora CNC
A escolha da fresadora CNC também desempenha um papel fundamental nos custos de fresagem CNC. Se um projeto exigir dispositivos CNC mais sofisticados, ou digamos, se um cliente solicitar especificamente máquinas CNC avançadas – as máquinas multieixos – ele terá que pagar mais. Na verdade, estas máquinas oferecem capacidades ampliadas e garantem uma fabricação ideal, independentemente das complexidades. No entanto, eles também atraem mais custos.
Escolha do Material
O material selecionado para fresamento CNC também afeta os custos totais. O material impacta os custos de duas maneiras: primeiro, o custo real do material. Alguns materiais como ferro, alumínio e aço são relativamente baratos, enquanto ligas à base de titânio e níquel são caras. A outra maneira pela qual a escolha do material afeta os custos é a facilidade de usinagem. Materiais como o titânio são difíceis de usinar e podem resultar em tempos de produção mais longos, maior desgaste da ferramenta e requisitos de manutenção, resultando em maiores custos de fresamento CNC.
Volume de produção
O volume de produção também impacta os custos de fresamento CNC. Embora você espere que a produção de baixo volume seja mais barata do que a de alto volume, isso não é tão direto, especialmente quando se discute o custo por peça. A usinagem CNC é cara, mas é econômica para fabricação em massa.
Isso ocorre porque o custo de fabricação de alguns produtos e produtos grandes compartilham semelhanças nos fatores de custo, incluindo codificação, ferramentas, custos de configuração, troca de ferramentas, etc. Portanto, além de comprar mais materiais na produção em massa, outros aspectos integrantes do projeto são compartilhado sobre a fabricação total, resultando em custos reduzidos por peça.
Escolha do acabamento superficial
Embora a usinagem CNC produza peças com alta precisão e exatidão, exigindo pouco ou nenhum acabamento superficial, você ainda pode optar por realizar essas operações para melhorar ainda mais a peça. No entanto, as operações de acabamento e pós-processamento selecionadas influenciam os custos totais. Portanto, se você estiver com um orçamento restrito, considere um acabamento superficial menos dispendioso para sua peça ou deixe-a como usinada.
Tendências Futuras em Serviços de Fresamento CNC
Com avanços tecnológicos ininterruptos, as operações de fresamento CNC continuam a testemunhar melhorias para atender às demandas de fabricação modernas e futurísticas. Esta seção discutirá as tendências proeminentes que abrangem o futuro dos serviços de fresamento CNC.
Automação dos Processos de Fresagem
A automação CNC é parte integrante das operações de fresamento CNC. Além dos códigos operacionais desses dispositivos, a integração de sistemas robóticos em máquinas CNC pode reduzir ainda mais a interferência humana, aumentando a precisão. Fabricantes e OEMs podem usar robôs para realizar tarefas simples, como troca de ferramentas, manuseio de materiais, carga e descarga de peças e até mesmo análise de qualidade. A automação desses processos ajuda a aumentar a repetibilidade e a eficiência das operações CNC.
Aprendizado de Máquina (ML) e Uso de Inteligência Artificial (IA)
O aprendizado de máquina e a IA já estão avançando no fresamento CNC. Codificadores e engenheiros de software podem usar essa tecnologia para equipar dispositivos CNC com habilidades de aprendizagem, otimizando ainda mais as operações de usinagem.
A integração de algoritmos de ML e IA pode ajudar a prever o desgaste da ferramenta, um caminho favorável, prever e prevenir defeitos de usinagem, minimizar desperdícios e modificar parâmetros de corte em tempo real. Isso também pode incluir recursos como automonitoramento, agendamento de manutenção e diagnóstico em caso de falha. Esses recursos resultam em maior vida útil da ferramenta e eficiência geral da máquina.
Conclusão
A fresagem CNC é uma técnica de fabricação popular para diversas aplicações industriais. O método oferece vastas capacidades, que vão desde a simples fabricação até a fabricação de componentes sofisticados com características de design complexas.
Mesmo com o mundo da produção cada vez mais dinâmico, a fresagem CNC recusou-se a parar de evoluir, garantindo que continuará a ser um pilar durante anos.
Serviços de fresagem CNC personalizados da Zintilon
Lendo este artigo até agora, você provavelmente tem uma compreensão detalhada do fresamento CNC. No entanto, você ainda precisa fazer parceria com um serviço, pois adquirir as máquinas para o seu projeto é caro, especialmente se for apenas para a fabricação de peças personalizadas em pequena escala ou únicas.
Zintillon é especialista em oferecer serviços de fresagem CNC de alta qualidade. Quer se trate de peças simples ou de fabricação de peças complexas com especificações de tolerância rígidas, atendemos às suas necessidades.
Nossas instalações contam com operadores altamente qualificados e os equipamentos necessários para dar vida ao projeto dos seus sonhos. Além da fresagem CNC, oferecemos outras operações de usinagem CNC – torneamento, furação, etc., incluindo tecnologia relacionada como EDM, fabricação de chapas metálicas e fundição sob pressão.
Perguntas frequentes
A fresagem CNC é diferente da usinagem CNC?
O fresamento CNC é um subconjunto das operações de usinagem CNC. Na verdade, a fresagem CNC é vasta; envolve explicitamente o uso de cortadores rotativos para remodelar um material. Por outro lado, a usinagem CNC inclui diversos processos, incluindo fresamento, mandrilamento, torneamento, furação e fresamento, entre outros.
Por que o fresamento é melhor que o torneamento?
O fresamento oferece uma gama mais ampla de aplicações. É adequado para criar formas planas e complexas, incluindo contornos, reentrâncias, recortes e outros detalhes complexos. Por outro lado, o torneamento é preferido para estruturas cilíndricas.
Qual é a diferença entre fresamento manual e fresamento CNC?
A operação de fresamento manual requer operadores humanos para controlar as funções da máquina, enquanto o fresamento CNC é automatizado e controlado por programas e códigos de computador. Portanto, a fresagem CNC pode criar peças complexas e oferece precisão e repetibilidade além da fresagem manual.
Qual é a diferença entre fresamento CNC e torneamento CNC?
No fresamento CNC, as ferramentas de corte rotativas removem pedaços de uma peça, enquanto no torneamento CNC, as fresas ficam estacionárias, com a peça girando à medida que as peças são lascadas. Embora ambos os processos de fabricação subtrativos possam parecer semelhantes, eles servem a propósitos diferentes. O torneamento é mais específico para componentes cilíndricos, enquanto o fresamento tem aplicações mais amplas, desde estruturas planas até estruturas complexas.
Ótimo, Juntos
