Na fabricação de pequenas tiragens, é difícil nomear uma tecnologia melhor do que a usinagem CNC.Ele oferece uma combinação completa de vantagens, incluindo alto potencial de rendimento, precisão e repetibilidade, uma ampla seleção de materiais e facilidade de uso.Embora quase qualquer máquina-ferramenta possa ser controlada numericamente, a usinagem de controle numérico computadorizado normalmente se refere ao fresamento e torneamento multieixo.
Para saber mais sobre como a usinagem CNC é usada para usinagem personalizada, produção de baixo volume e prototipagem, a engineering.com conversou com Wayken Rapid Manufacturing, um serviço de fabricação de protótipos personalizados com sede em Shenzhen sobre materiais, tecnologia, aplicações e operação de máquinas-ferramentas CNC .
Quando se trata de materiais, se vier em chapa, chapa ou barra, é provável que você possa usiná-lo.Entre as centenas de ligas metálicas e polímeros plásticos que podem ser usinados, o alumínio e os plásticos de engenharia são os mais comuns para a usinagem de protótipos.As peças plásticas projetadas para serem moldadas na produção em massa são frequentemente usinadas na fase de protótipo para evitar o alto custo e o tempo de execução da fabricação do molde.
O acesso a uma ampla gama de materiais é especialmente importante na prototipagem.Como materiais diferentes têm custos diferentes e propriedades mecânicas e químicas diferentes, pode ser preferível cortar um protótipo em um material mais barato do que o planejado para o produto final, ou um material diferente pode ajudar a otimizar a resistência, rigidez ou peso da peça em relação ao seu desenho.Em alguns casos, um material alternativo para um protótipo pode permitir um processo de acabamento específico ou ser mais durável do que uma peça de produção para facilitar os testes.
O oposto também é possível, com materiais de commodities de baixo custo substituindo resinas de engenharia e ligas metálicas de alto desempenho quando o protótipo é usado para usos funcionais simples, como verificação de ajuste ou construção de maquetes.
Embora desenvolvidos para metalurgia, os plásticos podem ser usinados com sucesso com o conhecimento e os equipamentos corretos.Tanto os termoplásticos quanto os termofixos são usináveis e são muito econômicos em comparação com moldes de injeção de curta tiragem para peças de protótipo.
Em comparação com os metais, a maioria dos termoplásticos como PE, PP ou PS derreterá ou queimará se usinado com os avanços e velocidades comuns à metalurgia.Velocidades de corte mais altas e taxas de avanço mais baixas são comuns, e os parâmetros da ferramenta de corte, como o ângulo de saída, são críticos.O controle do calor no corte é essencial, mas, ao contrário dos metais, o refrigerante normalmente não é pulverizado no corte para resfriamento.Ar comprimido pode ser usado para limpar cavacos.
Os termoplásticos, especialmente classes de commodities não preenchidas, deformam-se elasticamente à medida que a força de corte é aplicada, dificultando a obtenção de alta precisão e a manutenção de tolerâncias estreitas, especialmente para recursos e detalhes finos.Iluminação e lentes automotivas são particularmente difíceis.
Com mais de 20 anos de experiência com usinagem CNC de plásticos, a Wayken é especializada em protótipos ópticos como lentes automotivas, guias de luz e refletores.Ao usinar plásticos transparentes, como policarbonato e acrílico, obter um alto acabamento superficial durante a usinagem pode reduzir ou eliminar operações de processamento, como retificação e polimento.A usinagem microfina usando usinagem de diamante de ponto único (SPDM) pode fornecer precisão inferior a 200 nm e melhorar a rugosidade da superfície inferior a 10 nm.
Embora as ferramentas de corte de metal duro sejam comumente usadas para materiais mais duros, como aços, pode ser difícil encontrar a geometria certa da ferramenta para cortar alumínio em ferramentas de metal duro.Por esta razão, as ferramentas de corte de aço rápido (HSS) são frequentemente usadas.
A usinagem de alumínio CNC é uma das escolhas de material mais típicas.Comparado aos plásticos, o alumínio é cortado em altas velocidades e avanços e pode ser cortado a seco ou com refrigeração.É importante observar o grau de alumínio ao configurar para cortá-lo.Por exemplo, os graus 6000 são muito comuns e contêm magnésio e silício.Essas ligas fornecem trabalhabilidade superior em comparação com os graus 7000, por exemplo, que contêm zinco como ingrediente primário da liga e têm maior resistência e tenacidade.
Também é importante observar a designação de têmpera de um material de estoque de alumínio.Essas designações indicam o tratamento térmico ou encruamento, por exemplo, que o material sofreu e pode afetar o desempenho durante a usinagem e no uso final.
A usinagem CNC de cinco eixos é mais cara do que as máquinas de três eixos, mas estão ganhando prevalência na indústria de manufatura devido a várias vantagens tecnológicas.Por exemplo, cortar uma peça com características em ambos os lados pode ser muito mais rápido com uma máquina de 5 eixos, pois a peça pode ser fixada de forma que o fuso possa atingir os dois lados na mesma operação, enquanto que com uma máquina de 3 eixos , a peça exigiria duas ou mais configurações.As máquinas de 5 eixos também podem produzir geometrias complexas e acabamento superficial fino para usinagem de precisão, pois o ângulo da ferramenta pode ser adaptado à forma da peça.
Além de fresadoras, tornos e centros de torneamento, máquinas EDM e outras ferramentas podem ser controladas por CNC.Por exemplo, fresadoras CNC+centros de torneamento são comuns, assim como EDM de arame e chumbada.Para um provedor de serviços de fabricação, a configuração flexível da máquina-ferramenta e as práticas de usinagem podem aumentar a eficiência e reduzir os custos de usinagem.A flexibilidade é um dos principais benefícios de um centro de usinagem de 5 eixos e, quando combinado com o alto preço de compra das máquinas, uma oficina é altamente incentivada a mantê-la funcionando 24 horas por dia, 7 dias por semana, se possível.
Usinagem de Precisão refere-se a operações de usinagem que fornecem tolerâncias dentro de ± 0,05 mm, o que é amplamente aplicável na fabricação de peças automotivas, de dispositivos médicos e aeroespaciais.
A aplicação típica da Usinagem Microfina é a Usinagem Diamante de Ponto Único (SPDM ou SPDT).A principal vantagem da usinagem com diamante é para peças usinadas personalizadas com requisitos de usinagem rigorosos: precisão de forma inferior a 200 nm, bem como melhorar a rugosidade da superfície inferior a 10 nm.Na fabricação de protótipos ópticos, como plástico transparente ou peças metálicas refletivas, o acabamento da superfície dos moldes é uma consideração importante.A usinagem com diamante é uma maneira de produzir uma superfície de alta precisão e alto acabamento durante a usinagem, especialmente para PMMA, PC e ligas de alumínio.Os fornecedores que se especializam na usinagem de componentes ópticos de plásticos são altamente especializados, mas oferecem um serviço que pode reduzir drasticamente os custos em comparação com moldes de pequenas tiragens ou protótipos.
Obviamente, a usinagem CNC é amplamente utilizada em todas as indústrias de manufatura para a produção de peças e ferramentas de metal e plástico de uso final.No entanto, na produção em massa, outros processos, como técnicas de moldagem, fundição ou estampagem, geralmente são mais rápidos e baratos do que a usinagem, depois que os custos iniciais dos moldes e ferramentas são amortizados em um grande número de peças.
A usinagem CNC é um processo preferido para a produção de protótipos em metais e plásticos devido ao seu rápido tempo de rotação em comparação com um processo como impressão 3D, fundição, moldagem ou técnicas de fabricação, que exigem moldes, matrizes e outras etapas extras.
Essa agilidade de 'botão de pressão' de transformar um arquivo CAD digital em uma peça é frequentemente apontada pelos proponentes da impressão 3D como um dos principais benefícios da impressão 3D.No entanto, em muitos casos, o CNC também é preferível à impressão 3D.
Pode levar várias horas para concluir cada volume de construção de peças impressas em 3D, enquanto a usinagem CNC leva minutos.
A impressão 3D constrói peças em camadas, o que pode resultar em resistência anisotrópica na peça, em comparação com uma peça usinada feita de uma única peça de material.
Uma gama menor de materiais disponíveis para impressão 3D pode limitar a funcionalidade de um protótipo impresso, enquanto um protótipo usinado pode ser feito do mesmo material da peça final.Protótipos usinados em CNC podem ser usados para materiais de design de uso final para atender a verificação funcional e a verificação de engenharia de protótipos.
Recursos impressos em 3D, como furos, furos roscados, superfícies de contato e acabamento de superfície requerem pós-processamento, normalmente por meio de usinagem.
Embora a impressão 3D ofereça vantagens como tecnologia de fabricação, as máquinas-ferramentas CNC atuais oferecem muitas das mesmas vantagens sem certas desvantagens.
Máquinas CNC de retorno rápido podem ser usadas continuamente, 24 horas por dia.Isso torna a usinagem CNC econômica para pequenas tiragens de peças de produção que exigem uma ampla gama de operações.
Para saber mais sobre usinagem CNC para protótipos e produção de pequenas tiragens, entre em contato com a Wayken ou solicite uma cotação através do site.
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Horário da postagem: 30 de novembro de 2019