Peças usinadas CNCreferem-se a componentes produzidos com equipamentos CNC. A usinagem CNC - abreviação de usinagem de Controle Numérico Computadorizado - é um método de fabricação preciso que agora se tornou um processo amplamente utilizado na manufatura moderna.
O equipamento usado na usinagem CNC é chamado deMáquina-ferramenta CNC(ou simplesmente "máquina CNC"), embora as convenções de nomenclatura regionais sejam diferentes. Na região do Delta do Rio Yangtze, na China, é frequentemente chamado de "centro de usinagem", enquanto na região do Delta do Rio das Pérolas, é comumente referido como "fresadora CNC" ou "fresadora computadorizada".
Tipos comuns de máquinas CNC
Torno CNC– Funciona girando a peça de trabalho mantida no mandril enquanto a ferramenta de corte se move ao longo de dois eixos para produzir peças cilíndricas.
Fresadora CNC– Normalmente usado para peças planas, mas modelos mais avançados com graus adicionais de liberdade podem produzir formas complexas. Na maioria dos casos, a peça de trabalho permanece estacionária enquanto o fuso gira a ferramenta de corte ao longo de três eixos (ou quatro/cinco em máquinas avançadas). Em alguns projetos, o fuso é fixo e a peça de trabalho se move para o caminho de corte.
Máquina de perfuração CNC– Semelhante às fresadoras, mas projetadas para cortar ao longo de apenas um eixo (eixo Z), com a broca alimentando diretamente na peça de trabalho.
Máquina de moagem CNC– Usa um rebolo para obter acabamentos de superfície de alta qualidade, geralmente como um processo de acabamento em metais endurecidos para remover pequenas quantidades de material.
Usinagem CNC vs. Usinagem Tradicional
Em comparação com os métodos convencionais de usinagem, a usinagem CNC oferece maior precisão e flexibilidade, mas o custo pode ser maior do que outros processos de fabricação, como moldagem por injeção, fundição sob pressão ou estampagem.
Os principais fatores que afetam os custos de usinagem CNC incluem:
1.Equipamento de usinagem
O custo do equipamento inclui o preço de compra, custos operacionais, despesas de manutenção, custos de ferramentas e taxas de uso do sistema CNC. Quanto mais cara e complexa a máquina, maior o custo por peça.
As fresadoras são geralmente mais caras do que os tornos devido aos seus componentes móveis mais complexos, maior dificuldade de configuração e capacidade de realizar usinagens mais complexas. Portanto, sempre que possível, projete as peças para serem usináveis em um torno, em vez de exigir fresamento.
O custo também varia de acordo com o tipo de fresadora. Máquinas com mais eixos são mais caras. Embora as máquinas de 5 eixos possam produzir geometrias complexas com mais rapidez e precisão (reduzindo o tempo de ciclo), elas são mais caras do que as máquinas de 3 eixos.
2.Custos de projeto
Os custos de projeto incluem modelagem CAD, otimização CAE e programação CAM. Os custos de CAD/CAE nem sempre podem ser alocados aos custos de peças - depende do acordo cliente-fornecedor. Como os custos de projeto são fixos, a produção de quantidades maiores reduz o custo por unidade.
3.Custos de material
O custo do material é um dos maiores componentes do custo da peça e é determinado por:
- Custo da matéria-prima– Os preços variam de acordo com o tipo de material e a localização do mercado. Escolha materiais com base em requisitos funcionais, não desnecessariamente de alto desempenho (e caros). Por exemplo, o aço inoxidável 316 é significativamente mais caro que o 304.
- Uso de material– Reduza o desperdício projetando peças que requerem menos material. Em alguns casos, considere dividir uma peça complexa em duas peças mais simples para montagem posterior.
- Usinabilidade– Materiais mais fáceis de cortar (por exemplo, alumínio) reduzem o tempo e os custos de usinagem, enquanto materiais mais duros (por exemplo, aço inoxidável) exigem ferramentas mais caras e aumentam o desgaste, aumentando os custos.
4.Volume de produção
Os custos unitários diminuem significativamente à medida que o volume de produção aumenta devido aos custos compartilhados de design e configuração. A programação e a configuração da máquina são normalmente tarefas únicas para um lote.
5.Requisitos especiais
Tolerâncias mais rígidas aumentam a dificuldade de usinagem e as taxas de refugo, aumentando os custos. Requisitos de acabamento superficial mais altos podem exigir processos adicionais, como retificação, o que também aumenta o custo.
O pós-processamento (por exemplo, tratamento térmico, anodização, chapeamento) pode melhorar o desempenho ou a aparência, mas também aumenta os custos. A aplicação de diferentes acabamentos de superfície a diferentes áreas da mesma peça aumenta significativamente o custo - acabamentos uniformes são mais econômicos.
6.Fatores de dimensionamento estrutural
A complexidade de uma peça afeta diretamente o custo. Geometrias complexas geralmente exigem maquinário avançado, mais configurações, tempos de usinagem mais longos e inspeções mais rigorosas. As principais considerações de design incluem:
(1) Evite paredes finas
Paredes finas são frágeis, propensas a vibrações e deformações e requerem velocidades de corte lentas. Para peças metálicas, a espessura da parede deve ser de >0,8 mm; para peças plásticas, >1,5 mm.
(2) Evite recursos não usináveis
Por exemplo, cantos internos perfeitos de 90° não podem ser fresados diretamente porque as fresas de topo têm uma forma cilíndrica, resultando em cantos filetados. Se forem necessários cantos afiados, é necessário EDM (Usinagem por Descarga Elétrica), que é mais caro. Sempre que possível, projete com raios internos.
(3) Use raios de canto internos maiores
Raios pequenos exigem ferramentas menores e velocidades mais lentas, aumentando o tempo e o custo de usinagem. Uma regra geral: o raio do canto (R) deve ser de pelo menos 1/3 da profundidade da cavidade (D) e, idealmente, 1,3× do raio da ferramenta.
(4) Profundidade da cavidade limite
Cavidades profundas exigem mais tempo e apresentam desafios de deflexão da ferramenta e remoção de cavacos. Como regra, a profundidade da cavidade não deve ser superior a quatro vezes a largura da cavidade.
(5) Minimize superfícies curvas complexas
Superfícies curvas requerem ferramentas menores e usinagem mais lenta. Sempre que possível, substitua as bordas arredondadas por chanfros para economizar tempo e custo.
(6) Limite de comprimento da rosca
Roscas maiores que três vezes o diâmetro do furo raramente aumentam a resistência, mas aumentam o tempo de usinagem. Para furos cegos, deixe uma área de alívio igual a pelo menos metade do diâmetro na parte inferior.
(7) Furos de projeto para tamanhos padrão
Usar tamanhos de broca padrão é mais rápido e barato do que fresar diâmetros de furos personalizados. A profundidade recomendada é de ≤10× o diâmetro da broca.
(8) Minimize as configurações
Projete peças para que todos os recursos possam ser usinados no menor número possível de configurações para reduzir o manuseio, o reposicionamento e a necessidade de acessórios personalizados.
(9) Evite texto ou gravação desnecessários
A gravação de texto aumenta o tempo de usinagem. Se o texto for necessário, considere serigrafia ou marcação a laser e use fontes sem serifa simples de pelo menos 20 pt.
Conclusão
Ao otimizar o projeto estrutural com a eficiência de custos em mente, evitando complexidade desnecessária, selecionando materiais apropriados e reduzindo o tempo de configuração e processamento, você pode reduzir significativamente os custos de usinagem CNC sem sacrificar a função ou a qualidade.
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