A usinagem por controlo numérico computadorizado (CNC) revolucionou a indústria de manufatura. Hoje, a manufatura CNC é utilizada em todos os setores e define o padrão de velocidade, precisão e tolerâncias rigorosas. À medida que a procura dos consumidores por qualidade superior e prazos de entrega rápidos aumenta, a indústria de usinagem CNC está a inovar para produzir peças com geometrias cada vez mais complexas e em velocidades cada vez mais rápidas.
Este guia para usinagem CNC irá ajudá-lo a aprender o básico, entender a programação e descobrir o que está por vir.
Usinagem CNC e montagem explicadas
A usinagem CNC é um processo de fabricação computadorizado no qual software e código controlam os movimentos da máquina. O processo de usinagem CNC é subtrativo, o que significa que os objetos são moldados removendo material de uma peça de trabalho até que os parâmetros desejados sejam alcançados.
Os engenheiros de projeto inserem um modelo complexo em um software especializado, que então gera o código que controla as máquinas CNC. As máquinas produzem a peça com base nas restrições que o programador definiu no software. O software gera automaticamente os percursos das ferramentas, as taxas de refrigeração, as taxas de alimentação e vários outros parâmetros para fabricar a peça usando os materiais especificados pelo engenheiro de projeto.
A linguagem utilizada para programar máquinas CNC é chamada de G-Code. Para produzir uma peça usinada, um projeto assistido por computador (CAD) é renderizado e traduzido para um software de fabricação assistida por computador (CAM). O software CAM então traduz os percursos da ferramenta para a máquina CNC. Depois que o programa é inserido, o operador realiza um teste para identificar e corrigir quaisquer erros.
O processo é adequado para uma ampla gama de materiais, incluindo metais, plásticos, madeira, compósitos, vidro e espuma. Cada peça requer um programa de computador específico para garantir tolerâncias rigorosas, velocidades de usinagem, vida útil da ferramenta e acabamento da superfície.
Por que é importante a usinagem CNC?
A usinagem CNC revolucionou a fabricação, permitindo que as empresas produzam componentes altamente repetíveis. Ela reduz o erro humano, aumenta a rentabilidade e melhora a qualidade. Algumas das muitas vantagens da usinagem CNC incluem:
Reduzir custos: as máquinas CNC reduzem os custos de produção, reduzem os custos de energia, aumentam a escalabilidade e minimizam o desperdício de material.
Aumenta a eficiência: as máquinas CNC reduzem o tempo de produção e melhoram a qualidade do produto, o que melhora os resultados gerais de fabrico e elimina os gargalos.
Minimizar o desperdício: como o software de usinagem CNC é muito preciso, o processo de usinagem resulta em desperdício mínimo durante o processo de fabricação.
Simplificar a montagem: as peças usinadas por CNC são mais fáceis de montar. Como cada componente é fabricado com precisão e exatidão, as peças se encaixam como no computador, de acordo com as normas de dimensionamento e tolerância Y14.5 da American Society of Mechanical Engineers (ASME). O processo de montagem também é significativamente mais rápido do que os métodos manuais.
Tipos de operações de usinagem CNC
A usinagem CNC envolve várias operações de usinagem controladas por computador, incluindo vários processos mecânicos. Algumas das máquinas CNC mais comuns incluem:
1) Fresagem e perfuração CNC
As fresadoras CNC movem ferramentas de corte multiponto rotativas para remover material da peça de trabalho. Neste processo, a peça de trabalho é frequentemente alimentada à ferramenta de corte na direção oposta à rotação, o que força a peça contra um dispositivo de fixação para obter dimensões mais precisas. Existem várias fresadoras que desempenham diferentes funções, tais como alargadores, fresas de face e machos. As fresadoras CNC básicas têm um sistema de três eixos, embora as máquinas mais recentes possam acomodar vários eixos adicionais.
As máquinas de perfuração utilizam brocas multiponto para criar orifícios cilíndricos na peça de trabalho. Embora funcionem principalmente alimentando a broca perpendicularmente ao plano da superfície da peça de trabalho, são possíveis operações de perfuração angular com configurações especiais da máquina. Estas máquinas são ideais para perfurar orifícios em materiais que irão fixar parafusos e são normalmente utilizadas em aplicações de montagem, tais como peças automóveis e eletrónicas.
2) Torneamento CNC
Muitas máquinas CNC funcionam girando o material da peça de trabalho em torno de um eixo principal. As ferramentas de corte no torno removem o material da peça de trabalho com precisão e velocidade. Os tornos CNC são ideais para a produção de projetos complexos. As máquinas CNC modernas geralmente combinam uma fresadora e um torno em uma única máquina.
Na torneamento, as ferramentas de corte são utilizadas numa peça em rotação. O torno move a ferramenta de corte, subtraindo da superfície até que o diâmetro desejado seja alcançado. Este processo cria peças cilíndricas com características internas e externas.
Guia de máquinas CNC: componentes principais de uma máquina CNC
As máquinas CNC são complexas, com muitos componentes que trabalham em conjunto para criar as tolerâncias rigorosas necessárias para o fabrico. São compostas por muitos componentes críticos, alguns dos mais importantes dos quais são:
1) Eixo CNC
O eixo é a espinha dorsal de qualquer máquina-ferramenta CNC. Consiste num eixo no centro do eixo rotativo da máquina e fornece o binário, a velocidade e o controlo necessários para uma usinagem bem-sucedida. As máquinas podem ter um ou mais eixos, dependendo da tarefa e da aplicação. Existem muitos tipos diferentes de eixos para uma variedade de aplicações, incluindo corte de metal, pedra e madeira.
2) Dispositivo de entrada
O dispositivo de entrada permite ao operador carregar os programas CNC na máquina. Eles variam dependendo da operação, mas alguns dispositivos de entrada padrão incluem
Teclados: O teclado é o meio pelo qual os operadores carregam o programa na máquina e permite-lhes introduzir diretamente comandos de código G.
Dispositivo de memória: Um dispositivo de armazenamento permite que o operador mova o programa de uma máquina para outra. As unidades flash USB são opções padrão, pois são regraváveis.
Dispositivo sem fios: os operadores também podem introduzir comandos através de comunicação sem fios ao descarregar o programa de outro computador através da rede local. A conectividade Ethernet está a tornar-se a opção mais prática para transferir programas de peças entre computadores e máquinas-ferramentas.
3) Unidade de controlo da máquina (MCU)
O dispositivo de entrada fornece o código e a MCU combina hardware e software para lê-lo e traduzi-lo em instruções. Em seguida, ela entrega essas instruções aos controladores de ferramentas, permitindo que eles realizem as ações de usinagem apropriadas. A MCU atua como intérprete, traduzindo as coordenadas codificadas em movimentos da máquina e interpretando as informações dos sensores de feedback.
4) Máquinas-ferramentas
Uma máquina-ferramenta é qualquer ferramenta que interage com a peça de trabalho. Elas vêm em várias formas, dependendo do tipo de máquina CNC, embora as ferramentas de corte sejam as mais comuns. Os tornos usam ferramentas fixas e a peça de trabalho gira para fazer o corte. As fresadoras fazem o oposto, movendo ferramentas rotativas sobre o material. Uma máquina CNC de +4 eixos é mais complexa, movendo a peça de trabalho e a ferramenta para produzir acabamentos mais detalhados.
5)Sistema de acionamento
O sistema de acionamento de uma máquina consiste em motores que movem as máquinas-ferramentas ao longo e em torno dos vários eixos. Uma combinação de servomotores, parafusos de esferas e guias lineares controla os movimentos da máquina CNC e mantém a sua precisão.
6) Sistema de feedback
A usinagem CNC bem-sucedida requer precisão e exatidão absolutas. O sistema de feedback é uma medida de controlo que verifica e ajusta os movimentos da máquina e verifica a exatidão e precisão do sistema de acionamento.
7)Unidade de visualização
As unidades de visualização fornecem ao operador informações sobre cada máquina, mostrando informações importantes sobre como interagir com as várias funções da máquina. Também fornecem informações sobre o estado de funcionamento atual da máquina.
Avanços e tendências futuras na usinagem CNC
Para atender às demandas em evolução dos consumidores, as máquinas-ferramentas modernas estão focadas na velocidade e na precisão. Os fornecedores continuarão a inovar, pois as máquinas CNC ajudam os fabricantes a produzir resultados de maior qualidade e melhorar a eficiência do fluxo de trabalho. O surgimento da inteligência artificial (IA) tem o potencial de transformar ainda mais a usinagem CNC.
No nível mais básico, os algoritmos de IA podem fazer recomendações de manutenção preditiva, levando a maior precisão, tempos de produção mais rápidos e economia de custos. A partir daí, a IA tem o potencial de identificar melhores trajetórias de ferramentas, o que reduzirá o tempo de usinagem e melhorará a qualidade. Esses avanços contribuem para um ambiente de produção mais sustentável.
A integração da IA permite soluções de usinagem mais inteligentes e adaptáveis. A análise de big data pode ser aplicada aos dados de produção para identificar correlações entre variáveis de produção e defeitos, permitindo a previsão de desafios de qualidade antes que eles ocorram. A deteção precoce abre caminho para estratégias sofisticadas de manutenção preditiva. Mais uma vez, estas melhorias no processo têm um impacto positivo na sustentabilidade da produção. A usinagem CNC continuará a evoluir para reduzir o seu impacto. O futuro provavelmente incluirá máquinas mais eficientes em termos energéticos, materiais ecológicos e programas de reciclagem abrangentes para reduzir o desperdício.
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O sucesso da usinagem CNC depende da qualidade e da confiabilidade dos componentes da máquina-ferramenta. Qualquer ineficiência nos componentes terá um impacto significativo em toda a sua operação. A WMTCNC define o padrão em design, fabricação e reparo de eixos CNC de precisão, corrediças, cabeças de fresagem e outros componentes. Nossos técnicos qualificados e experientes podem orientá-lo nas atualizações de usinagem CNC, aumentando sua qualidade e eficiência.
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