Técnicas avançadas de usinagem CNC: Multieixos, Alta Velocidade e Corte a Laser | Fabricação de Precisão

Explore as mais recentes técnicas de usinagem CNC com técnicas de múltiplos eixos, alta velocidade e laser. Descubra como os métodos avançados de usinagem aumentam a precisão, a eficiência e a flexibilidade do projeto para componentes complexos nos setores aeroespacial, médico, automotivo e outros. Conheça os benefícios da integração de CAD/CAM para otimizar os processos de fabricação.

Explorando técnicas avançadas de usinagem CNC para geometrias complexas

O artigo discute várias questões relacionadas às técnicas de usinagem CNC, e a primeira seção é Introdução à usinagem CNC, que define o tema do trabalho, ou seja, o controle numérico computadorizado, bem como discute seu desenvolvimento, desde os três eixos iniciais até níveis mais avançados. A próxima seção é Advanced Machining Techniques (Técnicas avançadas de usinagem), que discute o controle numérico computadorizado de múltiplos eixos. Usinagem CNC e métodos CNC de alta precisão e saídas CNC personalizadas.

Os conceitos básicos dos sistemas multieixos são explicados, seguidos de uma discussão sobre as diferenças entre a usinagem de três e cinco eixos e as vantagens, como a alta complexidade geométrica e a redução do número de configurações. A seção "High Precision CNC Technologies" (Tecnologias CNC de alta precisão) enfoca a usinagem aumentada, a usinagem de cinco eixos e a usinagem de alta velocidade, além de enfatizar a precisão e o controle da produção.

O segmento de soluções de técnicas de usinagem CNC personalizadas considera matrizes e ferramentas de estampagem, corte a laser, corte a jato de água e corte a plasma; ele explica como todas essas abordagens atendem a requisitos específicos de fabricação. Esse documento também analisa a integração CAD/CAM, que examina o dever do software de controle numérico automatizado, a incorporação do CAM, a análise CAE e as medidas de projeto e como essas ferramentas facilitam o procedimento de fabricação.

Por fim, a conclusão correlaciona o efeito geral das técnicas de NVGE superior na fabricação e apresenta uma seção de perguntas frequentes, reconhecendo principalmente questões relacionadas a materiais, projetos e vantagens da aplicação das técnicas de usinagem CNC nas indústrias.

Técnicas avançadas de usinagem

Além das técnicas de usinagem CNC de três eixos, há abordagens que ampliam ainda mais os limites do design. A usinagem multieixos vai além das formas, utilizando os dois movimentos rotacionais da ferramenta. A usinagem de cinco eixos oferece a capacidade de usinar os lados de um objeto em uma única configuração. peças de usinagem CNC personalizadas O corte a laser cria formas usando feixes de luz e o corte a jato de água também produz peças usando jatos de água.

Atualmente, a fabricação emprega máquinas de Controle Numérico Computadorizado que oferecem níveis aprimorados de personalização e precisão da fabricação. Além disso, especialmente durante o desenvolvimento do produto, sua precisão também se torna um recurso importante, pois gera os requisitos para uma fabricação específica. Isso gera uma série de problemas na estrutura das técnicas convencionais de usinagem CNC de três eixos para peças e componentes, especialmente quando se trata da utilização de configurações geométricas complexas e não padronizadas e de requisitos de tolerância rígidos.

Mas, posteriormente, essas limitações imprevisíveis surgiram e inúmeras novas tecnologias estão disponíveis para suas soluções. Aqui, os processos de usinagem CNC discutidos incluem eixos múltiplos, alta velocidade e laser em relação à construção de peças complexas. A aplicação adequada desses métodos requer o máximo de liberdade de projeto e, ao mesmo tempo, um alto nível de eficiência. As soluções especializadas em técnicas de usinagem CNC ainda são muito procuradas pelos setores, já que a necessidade de projeto de protótipos e componentes universais produzidos em massa e de aplicação imediata é muito precisa.

O que é usinagem CNC?

A usinagem CNC (controle numérico computadorizado) é uma técnica de produção de um produto com a ajuda de um computador, que pode controlar as máquinas-ferramentas para fornecer comandos úteis no processo de corte e na criação de outras peças a partir de uma matéria-prima. Anteriormente, a futuro da usinagem CNC aplicou três eixos lineares e XY para produzir tipos de peças simples de blocos alongados cuboidais.

Mas, atualmente, os novos métodos permitem a fabricação com vários lados e formas mais complicadas e detalhadas da geometria necessária devido aos eixos extras de rotação. As técnicas de usinagem CNC oferecem precisão, consistência e versatilidade porque a taxa de alimentação, a profundidade do corte e a posição em que a ferramenta deve ser colocada podem ser controladas por números.

Abaixo estão as várias vantagens associadas à aplicação de tecnologias avançadas

Técnicas de CNC:

É fato que muitos benefícios podem ser obtidos com o uso das técnicas de usinagem CNC essenciais e personalizadas dos dias de hoje, do fresamento ao torneamento, e descobrir como elas aumentam a precisão, a velocidade e a eficiência na fabricação, em comparação com as técnicas tradicionais. As técnicas de usinagem CNC altamente abrangentes oferecem melhores recursos para a fabricação de peças complexas, com maior precisão. Isso faz com que ela atenda a requisitos de padrões ainda mais altos em setores como o aeroespacial e a área médica.

A usinagem multifacetada também oferece flexibilidade de projeto que também aprimora a fabricação em várias etapas. Os custos e o tempo usados na configuração são menores devido à configuração única, assim como o tempo usado na remoção do material é curto. A aplicação dos métodos dessa arte introduz a liberação do produto por meio de geometrias que não eram imagináveis antes.

Usinagem CNC de múltiplos eixos

O que é usinagem multieixos?
A usinagem multieixos implica a existência de outros eixos rotativos além dos três eixos lineares convencionais de movimentos X, Y e Z. A possibilidade de movimento linear e rotativo da ferramenta de corte em uma única operação cria vantagens nessa tecnologia, pois possibilita a execução de formas geométricas complicadas que podem levar um tempo considerável e muitas operações em uma única operação.

Usinagem de 3 eixos versus usinagem de 5 eixos
As técnicas de usinagem CNC de 3 eixos inferiores oferecem movimentos lineares ortogonais de avanço nas direções X, y e z. Serviços de usinagem CNC de 5 eixos O senhor pode aumentar a ferramenta em mais dois eixos rotativos; esses eixos rotativos adicionais são conhecidos como eixos "A" e "B". A ferramenta dada ou a peça de trabalho pode agora ser girada para permitir que o lado direito ou o superior ou o inferior ou qualquer outro lado seja usado um após o outro em uma posição. Isso aumenta a flexibilidade do processo de design, além de gerar alta eficiência. Isso otimiza o espaço de design e aumenta a eficiência do processo.

Benefícios da usinagem multieixos

Geometrias complexas
A usinagem multieixos possibilita que o operador chegue aos cortes inferiores, bem como às regiões internas de formas 3D complexas.

Configurações reduzidas
O reposicionamento é eliminado pelo fato de o senhor ter acesso total a todas as superfícies em sua totalidade, o que reduz os ciclos de produção. Observou-se que peças complexas envolvem uma quantidade muito menor de rechupes.

Maior precisão
Em comparação com as técnicas convencionais de usinagem CNC, em que a peça é reposicionada entre diferentes operações, a usinagem com vários eixos implica um número menor de mudanças de posição e, portanto, minimiza os erros em grande parte do nível de precisão. Algumas das vantagens do processo LCM incluem: tolerâncias mais rígidas podem ser obtidas ao executar o processo em geometrias complexas.

Aplicação no setor automotivo
Componentes de transmissão intrincados, blocos de motor com configurações de porta complexas e braços de suspensão com contornos curvos se beneficiam da liberdade de projeto da usinagem multieixos e das configurações simplificadas para aplicações automotivas rigorosas.

Técnicas de CNC de alta precisão

Usinagem Geater
As técnicas de usinagem CNC da Geater se concentram em tolerâncias rigorosas, atingindo precisões dentro de mícrons usando máquinas-ferramentas e estratégias de corte otimizadas.

Usinagem CNC de 5 eixos
Como mencionado acima, com o movimento de 5 eixos, é possível realizar cortes complexos dentro e fora da peça de trabalho com maior precisão em uma única configuração.

Usinagem de alta velocidade
Por meio do uso de altas velocidades de fuso e taxas de ferramentas rápidas, as técnicas de usinagem CNC de alta velocidade alcançam tempos de ciclo mais curtos e, ao mesmo tempo, acabamentos de superfície comparáveis.

Benefícios das técnicas de alta precisão

Produção mais rápida
O material é erodido em um ritmo mais rápido, o que faz com que o tempo dos fabricantes se concentre na redução do tempo total necessário para a remoção do material.

Vida útil da ferramenta aprimorada
As ferramentas revestidas e as velocidades/alavancas otimizadas permitem que a ferramenta dure muito mais tempo e antes que chegue a um estágio em que precise ser afiada/substituída.

Manuseio de detalhes finos
É possível fabricar microdesenhos geométricos aprimorados devido ao processo mais fino para componentes em miniatura com tolerâncias finas.

Aplicativo para dispositivos médicos
Ferramentas e implantes, bem como próteses, são replicados quase que caracteristicamente com tolerâncias de nível mícron exigidas para biocompatibilidade por meio de técnicas de usinagem CNC de alta precisão facilmente disponíveis. Implantes de articulações altamente complicados podem ser fabricados e ajustados para corresponder à anatomia de um paciente individual.

Soluções CNC personalizadas

Matrizes e ferramentas de estampagem
Os moldes de estampagem envolvem usinagem multieixos de alta complexidade sob controles computadorizados para estampar peças estampadas idênticas a partir de chapas metálicas.

Corte a laser
As técnicas de usinagem CNC a laser permitem que os engenheiros tenham controle sobre a geometria da peça e seu layout inclui formas. O laser coerente de alta intensidade faz a ablação de uma ampla gama de materiais para aplicações aeroespaciais, médicas, automotivas e em setores semelhantes.

Corte a jato de água
Os jatos d'água usam um fluxo de alta pressão incorporado ao abrasivo com a finalidade de cortar sem deixar uma camada de zona afetada pelo calor, mesmo em materiais termicamente sensíveis. As unidades de corte a jato de água permitem o corte em alta velocidade de compostos metálicos e pedras na fabricação de partes específicas do material.

Corte a plasma
Ao excitar um gás ionizado em espaços de corte que podem ser programados, as máquinas de corte a plasma com técnicas de usinagem CNC cortam materiais eletricamente condutores que variam de aço carbono a ligas de alumínio.

Benefícios das técnicas personalizadas
Além de aumentar a eficiência e a flexibilidade do projeto, as soluções para o cliente geram peças especializadas feitas sob encomenda. Como são produzidas manualmente, há muitos erros na produção manual em comparação com a produção automatizada.
Aplicação aeroespacial
Seções e componentes de aeronaves individuais ou isolados, incluindo aeroestruturas únicas e peças de fabricação e produção padrão, aprimoram detalhes intrincados e contornos complexos devido ao corte a laser, enquanto os jatos d'água personalizam painéis de blindagem compostos e o plasma corta painéis de fuselagem. As soluções eficazes são feitas sob medida para realizar a montagem até os parafusos.

Integração CAD/CAM

Software CNC
O CAD envolve a criação de modelos de peças em formato digital, enquanto o CAM envolve a conversão de projetos CAD em código legível por máquina. Juntamente com o CAE, eles criam projetos integrados por meio de suítes de fabricação.

Integração CAM
Os programas CAM adaptam os caminhos das ferramentas e garantem a possibilidade de uso. As realizações de pré-produção dos percursos de ferramentas verificam os processos antes da fabricação das peças e apontam os erros.

Análise CAE
Por esses motivos, usando o CAE, os engenheiros confirmam que o design da peça pode suportar sua função de design por meio de testes de estresse/térmicos sem prototipagem. Os projetos podem ser otimizados.

Considerações sobre o projeto CNC
Existem ferramentas de software computacional que ajudam no Design for Manufacturability, desde o toleranciamento até as técnicas essenciais de usinagem CNC, do fresamento ao torneamento, e descobrem como elas aumentam a precisão, a velocidade e a eficiência das regras geométricas de fabricação. As superfícies adequadas que são complexas são reduzidas nesse processo para facilitar a Usinagem CNC em automação processo.

Parâmetros de usinagem
Os parâmetros de corte de velocidade, taxa de avanço, profundidade e líquido de arrefecimento são definidos em um software, dependendo dos materiais selecionados e da capacidade de trabalho das técnicas de usinagem CNC.

Benefícios da integração CAD/CAM
Os processos totalmente digitalizados permitem o trabalho desde a fase de projeto até as peças acabadas. A codificação manual complexa e demorada e o trabalho de adivinhação são trocados pela geração quantitativa e analítica de código ideal e pela verificação e execução de simulação para a tentativa inicial bem-sucedida. Só é possível obter resultados consistentes em um ambiente de engenharia integrado ao sistema.

Conclusão:

As técnicas de usinagem digital CNC surgiram nos últimos anos e mudaram muito a flexibilidade ou a precisão da fabricação. Enquanto antes os projetistas se limitavam a formas prismáticas e à usinagem em eixos limitados, os avanços modernos atuais oferecem soluções ilimitadas com maior complexidade de peças e tolerâncias minúsculas. Desde a cenário de múltiplos eixosCom o aumento da velocidade e da precisão dos recursos de usinagem até a integração de lasers e jatos d'água, a usinagem continua evoluindo.

Juntamente com as soluções integradas de CAD/CAM que aprimoram o fluxo do projeto à produção, o setor de manufatura atual tem um desenvolvimento mais rápido e é capaz de fazê-lo em grande escala. Com o aumento das exigências em relação às especificações de projeto, métodos mais sofisticados de técnicas de usinagem CNC aprimorarão o projeto e a fabricação de estruturas complexas. Liberadas pela tecnologia digital, as indústrias implantarão uma ampla gama de serviços de usinagem especializados para satisfazer tanto a necessidade de versatilidade de prototipagem quanto a padronização da produção em massa.

Perguntas frequentes

P: O que pode ser feito com a usinagem CNC avançada e os materiais mais usados no processo?

R: Os metais são um dos mais comuns e estão disponíveis em vários tipos, como alumínio, aço, titânio e liga Inconel, que têm características diferentes para usos diferentes. Outros termoplásticos incluem ABS, náilon e PEEK. Novos desenvolvimentos tornaram possível aplicar a adequação a compostos, cerâmicas e madeiras densas/bambu. A decisão correta pode ser tomada dependendo de aspectos como o uso do item ou componente, as condições de operação e o custo envolvido. O material certo melhora o desempenho de uma peça e, ao mesmo tempo, maximiza os benefícios da usinagem digital que permite qualquer geometria.

P: Quais elementos devem ser levados em conta ao pensar na usinagem CNC avançada?

R: Alguns dos fatores importantes são a redução das áreas não usináveis, a espessura adequada das paredes e as restrições no tamanho do raio e/ou da crista do projeto a ser produzido. As curvas planas entre perfis retangulares têm problemas, por isso os filetes. Não é necessário que o comprimento das roscas seja superior a três vezes o tamanho do furo a ser rosqueado. As escalas atuais dos furos facilitam a construção. O uso do software CAM na simulação de programas de peças elimina as possibilidades de surgimento de complicações antes da produção. Consequentemente, é eficaz manter uma coordenação estreita com os operadores de máquinas em projetos com tolerâncias tão rígidas para atender ao nível de manufaturabilidade da peça sem nenhum conflito.

P: Quais setores se beneficiaram mais com as tecnologias CNC avançadas?

R: Primeiro, a indústria aeroespacial, com peças complexas de jatos e naves espaciais fresadas a partir de dados CAD CAM. Outras peças que vão para o corpo humano recebem a precisão das técnicas de usinagem CNC. O setor automotivo emprega fresamento de múltiplos eixos na fabricação de peças de motores de alta velocidade. O maquinário na função óptica adquire porta-lentes complexos a partir do eixo de potência 5. A eletrônica emprega a fresagem de alta velocidade com circuitos pequenos e repetitivos nos dispositivos. A arquitetura brilha com o metal padronizado em questão de corte a laser para fachadas sustentáveis e os sopradores de neve recebem revestimentos de admissão ergonômicos por meio de jato de água em colaboração com várias fábricas. Em todos os setores, processos sofisticados promovem avanços de forma abstrata.