O que é Fresagem CNC?
Fresagem CNC, nome completo é Fresagem de Controle Numérico Computadorizado, é um processo de usinagem que emprega ferramentas de corte multiponto controladas por computador e rotativas para remover gradualmente o material de uma peça de trabalho e produzir uma peça ou produto personalizado. O processo é adequado para usinar uma variedade de materiais, como metal, plástico, madeira, e produzir uma variedade de peças e produtos personalizados.
Vários recursos estão disponíveis sob a égide dos serviços de usinagem CNC de precisão, incluindo usinagem mecânica, química, elétrica e térmica. O fresamento CNC é um processo mecânico que inclui furação, torneamento e vários outros processos de usinagem, o que significa que o material é removido de uma peça de trabalho por meios mecânicos, como a ação da ferramenta de corte de uma fresadora.
Este artigo enfoca o processo de fresagem CNC, delineando os fundamentos do processo, bem como os componentes e ferramentas de uma fresadora CNC. Além disso, este artigo explora várias operações de fresamento e fornece alternativas ao processo de fresamento CNC.
Definição de Fresamento
O que é fresagem? Este é um tipo de usinagem que utiliza uma ferramenta para moldar a peça em uma mesa que geralmente é móvel, embora algumas fresadoras também possuam ferramentas móveis. A fresagem era originalmente uma operação manual realizada por trabalhadores, mas hoje, a maior parte da fresagem é feita por fresadoras CNC, que utilizam computadores para supervisionar o processo de fresagem. O fresamento CNC pode proporcionar maior precisão, exatidão e produtividade, mas há situações em que o fresamento manual pode ser útil. O fresamento manual requer muitas habilidades técnicas e experiência, reduzindo assim o tempo de retorno. Também tem o benefício adicional de que as fresadoras manuais são mais baratas e os usuários não precisam se preocupar com a programação da máquina.
Visão geral da fresagem CNC
Como a maioria dos processos mecânicos de usinagem CNC tradicionais, os processos de fresamento CNC utilizam controles de computador para operar e manipular máquinas-ferramentas que cortam e formam blanks. Além disso, o processo segue as mesmas etapas básicas de produção de todos os processos de usinagem CNC, incluindo:
- Projetar modelos CAD
- Converta modelos CAD para programas CNC
- Configurando a fresadora CNC
- Execute uma operação de fresagem
O que é Fresagem CNC?
A Fresagem CNC processo começa com a criação de um projeto de peça CAD 2D ou 3D. O projeto completo é então exportado para um formato de arquivo compatível com CNC e convertido pelo software CAM em um programa de máquina CNC que dita o movimento da máquina e o movimento da ferramenta pela peça de trabalho. Antes de o operador executar o programa CNC, eles preparam a fresadora CNC fixando a peça de trabalho na superfície de trabalho da máquina-ferramenta (ou seja, a mesa) ou no suporte da peça de trabalho (como uma morsa) e montando a ferramenta de fresagem na máquina fuso da ferramenta. O processo de fresagem CNC emprega potentes fresadoras CNC horizontais ou verticais – dependendo das especificações e requisitos da aplicação de fresagem – bem como ferramentas de corte multiponto rotativas (ou seja, multidentes), como fresas e brocas. Quando a máquina está pronta, o operador inicia um programa através da interface da máquina que avisa a máquina para realizar uma operação de fresagem.
Uma vez que o processo de fresagem CNC é iniciado, a máquina-ferramenta começa a girar a ferramenta de corte a velocidades de até vários milhares de rotações por minuto. Dependendo do tipo de fresadora usada e dos requisitos da aplicação de fresagem, quando a ferramenta mergulha na peça de trabalho, a máquina fará um dos seguintes para fazer os cortes necessários na peça de trabalho:
- Alimente a peça de trabalho lentamente na ferramenta rotativa estacionária
- Movendo a ferramenta em uma peça estacionária
- Movimento relativo da ferramenta e da peça
Ao contrário do processo de fresamento manual, no fresamento CNC, a máquina-ferramenta geralmente alimenta a peça móvel pela rotação da ferramenta de corte e não pela rotação da ferramenta de corte. As operações de fresamento que seguem essa convenção são chamadas de fresamento ascendente, enquanto a operação oposta é chamada de fresamento convencional.
Em geral, o fresamento é mais adequado como um processo adjunto ou de acabamento para uma peça usinada para fornecer a definição de recursos da peça, como furos, ranhuras e roscas, ou para produzir recursos da peça. No entanto, o processo também pode ser usado para moldar o material de estoque do início ao fim. Em ambos os casos, o processo de fresagem remove gradualmente o material para criar a forma desejada e a forma da peça. Primeiro, a ferramenta corta pequenos pedaços, ou cavacos, da peça de trabalho para criar uma forma aproximada. A peça de trabalho é então fresada em uma programação mais alta e com maior precisão para terminar a peça com suas características e especificações precisas. Muitas vezes, a peça acabada precisa ser usinada várias vezes para atingir a precisão e as tolerâncias desejadas. Para peças com geometrias mais complexas, uma vez concluída a operação de fresagem e a peça produzida com especificações personalizadas, a peça fresada passa para as etapas de acabamento e pós-processamento de produção.
Operação de Fresagem CNC
Fresagem CNC é um processo de usinagem adequado para a produção de peças de alta precisão e alta tolerância em produções de protótipo, únicas e pequenas a médias. Enquanto as peças são normalmente fabricadas com tolerâncias que variam de +/- 2 filamentos a +/- 10 filamentos, algumas fresadoras podem atingir tolerâncias tão altas quanto +/- 1 filamento ou até mais. A versatilidade do processo de fresamento permite que ele seja usado em uma ampla gama de indústrias e para uma variedade de características e designs de peças, incluindo ranhuras, chanfros, roscas e cavidades. As operações de fresamento CNC mais comuns incluem:
- Fresamento de face
- Fresagem plana
- Fresamento de ângulo
- Fresamento de forma
faceamento
Fresamento de faceamento no qual o eixo de rotação da ferramenta de corte é perpendicular à superfície da peça. Este método usa uma fresa de facear que possui dentes tanto no perímetro quanto na face da ferramenta, onde os dentes do perímetro são usados principalmente para corte e os dentes da face são usados para aplicações de acabamento. Normalmente, o fresamento de faceamento é usado para criar superfícies planas e contornos na peça acabada e é capaz de produzir um acabamento de maior qualidade do que outros processos de fresamento. Ambas as fresadoras verticais e horizontais suportam este processo.
Os tipos de faceamento incluem fresas de topo e fresas laterais, que usam fresas de topo e fresas laterais, respectivamente.
Fresagem plana
Fresamento de faceamento, também conhecido como faceamento ou fresamento de placas, no qual o eixo de rotação da ferramenta de corte é paralelo à superfície da peça. O processo utiliza dentes de fresas comuns para realizar operações de corte na periferia. Dependendo das especificações da aplicação de fresamento, como profundidade de corte e tamanho da peça, fresas estreitas e largas estão disponíveis. Facas estreitas permitem cortes mais profundos, enquanto facas largas podem ser usadas para cortar áreas de superfície maiores. Se uma aplicação de faceamento requer a remoção de uma grande quantidade de material de uma peça de trabalho, o operador começa usando uma fresa de dentes grossos, velocidades de corte lentas e taxas de avanço rápidas para produzir a geometria aproximada da peça projetada sob medida. Os operadores então introduzem fresas com dentes mais finos, velocidades de corte mais rápidas e taxas de avanço mais lentas para produzir os detalhes da peça acabada.
Fresamento de ângulo
Fresamento de ângulo é onde o eixo de rotação da ferramenta de corte está em um ângulo em relação à superfície da peça de trabalho. O processo usa fresas de ângulo único (anguladas de acordo com o projeto específico que está sendo usinado) para criar recursos angulares, como chanfros, serrilhas e ranhuras. Uma aplicação comum para fresamento angular é a produção de caudas de andorinha, que usam fresas de cauda de andorinha de 45°, 50°, 55° ou 60° dependendo do design da cauda de andorinha.
Fresamento de forma
Fresamento de perfil refere-se a operações de fresamento envolvendo superfícies irregulares, contornos e perfis, como peças com superfícies curvas e planas ou superfícies totalmente curvas. O processo emprega fresas de perfil ou fly, projetadas para aplicações específicas, como fresas convexas, côncavas e de canto. Algumas aplicações comuns para fresamento de formas incluem a produção de cavidades hemisféricas e semicirculares, cordões e perfis, bem como projetos complexos e peças intrincadas a partir de uma única configuração de máquina.
Outras operações de fresagem
Além das operações acima, as fresadoras podem ser usadas para realizar outras operações especializadas de fresagem e usinagem. Exemplos de outros tipos de operações de fresamento disponíveis incluem:
Fresamento escalonado: O fresamento escalonado refere-se a uma operação de fresamento na qual uma máquina-ferramenta usina duas ou mais superfícies paralelas da peça em um único corte. O processo usa duas fresas no mesmo fuso da máquina, dispostas de forma que as fresas fiquem em ambos os lados da peça e possam fresar os dois lados simultaneamente
Fresagem Combinada: O que é Fresagem Combinada? Fresamento combinado é uma operação de fresamento realizada com duas ou mais ferramentas (geralmente de diferentes tamanhos, formas ou larguras) no mesmo eixo da máquina. Cada cortador pode realizar a mesma operação de corte ao mesmo tempo, ou diferentes operações de corte ao mesmo tempo, permitindo que peças mais complexas sejam produzidas em tempos de produção mais curtos.
Fresamento de contorno: Fresamento de contorno é onde uma máquina-ferramenta cria um caminho de corte em uma peça de trabalho ao longo de uma superfície vertical ou inclinada. O processo utiliza equipamentos de fresamento de perfis e ferramentas de corte, que podem ser paralelas ou perpendiculares à superfície da peça.
Corte de Engrenagens: O corte de engrenagem é uma operação de fresamento que usa um cortador de engrenagem involuta para criar dentes de engrenagem. Essas fresas são um tipo de fresa de perfil e estão disponíveis em uma variedade de formas e tamanhos de passo, dependendo do número de dentes necessários para um projeto de engrenagem específico. Neste processo, brocas de ferramentas de torneamento especiais também podem ser usadas para produzir dentes de engrenagem.
Outros processos de usinagem: Como as fresadoras suportam o uso de outras máquinas-ferramentas além das fresadoras, elas podem ser usadas para outros processos de usinagem além da fresagem, como furação, mandrilamento, alargamento e rosqueamento.
Como a maioria dos processos de usinagem CNC, o processo de fresagem CNC usa software CAD para gerar o projeto inicial da peça e software CAM para gerar o programa CNC que fornece as instruções de usinagem para produzir a peça. O programa CNC é então carregado na máquina CNC escolhida para iniciar e executar o processo de fresagem.
Precauções da Fresadora
Geralmente, as fresadoras são divididas em configurações de máquina horizontal e vertical e são diferenciadas pelo número de eixos de movimento.
Em uma fresadora vertical, o fuso da máquina é orientado verticalmente, enquanto na orientação horizontal o fuso da fresadora é posicionado horizontalmente. As máquinas horizontais também incorporam fusos durante o fresamento para suporte e estabilidade adicionais, bem como a capacidade de suportar uma ampla variedade de ferramentas de corte, como fresamento de rodas e straddle.
O controle das fresadoras verticais e horizontais depende do tipo de máquina utilizada. Por exemplo, algumas máquinas podem levantar e abaixar o fuso e mover a mesa lateralmente, enquanto outras máquinas têm um fuso e uma mesa fixos que podem se mover horizontalmente, verticalmente e rotativamente. Ao escolher fresadoras verticais e horizontais, fabricantes e oficinas devem considerar os requisitos da aplicação de fresamento, como o número de superfícies que precisam ser fresadas e o tamanho e formato da peça. Por exemplo, peças pesadas são mais adequadas para operações de fresamento horizontal, enquanto aplicações de chumbada são mais adequadas para operações de fresamento vertical. Também estão disponíveis equipamentos auxiliares que podem adaptar máquinas verticais ou horizontais para suportar o processo oposto.
A maioria das fresadoras CNC pode usar de 3 a 5 eixos – normalmente fornecendo desempenho ao longo do eixo XYZ e (se aplicável) ao redor do eixo rotacional. Os eixos X e Y representam o movimento horizontal (movendo-se para a esquerda e para a direita e para frente e para trás no plano, respectivamente), enquanto o eixo Z representa o movimento vertical (movimento para cima e para baixo) e W representa o movimento horizontal. – O eixo representa o movimento diagonal no plano vertical. Nas fresadoras CNC básicas, o movimento horizontal é possível em dois eixos (XY), enquanto os modelos mais recentes permitem eixos de movimento adicionais, como máquinas CNC de 3, 4 e 5 eixos. Abaixo está uma visão geral de algumas das características das fresadoras classificadas pelo número de eixos de movimento.
3 eixos
- Capaz de atender a maioria das necessidades de usinagem
- A configuração da máquina é simples.
- Apenas uma estação de trabalho é necessária
- Maiores requisitos de conhecimento para operadores
- menor eficiência e qualidade
4 eixos
- Melhores capacidades do que máquinas de 3 eixos
- Maior precisão e exatidão do que as máquinas de 3 eixos
- A configuração da máquina é mais complexa do que as máquinas de 3 eixos
- Mais caro que uma máquina de três eixos
5 eixos
- Pode ser configurado com vários eixos (por exemplo, 4+1, 3+2 ou 5)
- mais poderoso
- Dependendo da configuração, as teclas mais rápidas são mais fáceis de operar do que as máquinas de três e quatro eixos
- Maior nível de qualidade e precisão
- Dependendo da configuração, ele funciona mais lentamente do que a usinagem de 3 e 4 eixos
- Mais caro do que máquinas de 3 e 4 eixos
Dependendo do tipo de fresadora utilizada, a máquina, a mesa da máquina ou ambos os componentes podem ser dinâmicos. Normalmente, as tabelas dinâmicas se movem ao longo do eixo XY, mas também podem se mover para cima e para baixo para ajustar a profundidade do corte e girar ao longo do eixo vertical ou horizontal para expandir o corte. Para aplicações de fresamento que exigem ferramentas dinâmicas, além de seu movimento rotacional inerente, a máquina-ferramenta se move verticalmente ao longo de vários eixos, permitindo que a circunferência da ferramenta (em vez de apenas sua ponta) corte a peça de trabalho. Fresadoras CNC com maiores graus de liberdade permitem maior versatilidade e complexidade das peças fresadas produzidas.
Tipo de fresadora
Vários tipos diferentes de fresadoras estão disponíveis para uma variedade de aplicações de usinagem. Além de serem classificadas apenas com base na configuração da máquina ou número de eixos de movimento, as fresadoras também podem ser classificadas de acordo com suas características específicas. Alguns dos tipos mais comuns de fresadoras incluem:
- tipo de joelho
- Tipo de aríete
- Tipo de cama (ou tipo de fabricação)
- cunha
Tipo joelho: As fresadoras tipo joelho apresentam um fuso fixo e uma mesa ajustável verticalmente que repousa sobre uma sela apoiada pelo joelho. Dependendo da posição da máquina, o joelho pode ser abaixado e levantado na coluna. Alguns exemplos de fresas de joelho incluem fresas horizontais de chão e de mesa.
Tipo de aríete: As fresadoras do tipo aríete usam um fuso que é fixado a uma coluna, o que permite que a máquina se mova ao longo do eixo XY com uma carcaça móvel (ou seja, RAM). Os dois tipos mais comuns de fresadoras verticais incluem fresadoras de cabeça de corte rotativas e horizontais de uso geral de chão.
Tipo de cama: Uma fresadora tipo cama usa uma mesa fixada diretamente na máquina para evitar que a peça se mova ao longo dos eixos Y e Z. A peça de trabalho está localizada sob a ferramenta de corte, que, dependendo da máquina, pode se mover ao longo do eixo XYZ. Algumas das fresadoras tipo leito disponíveis incluem fresadoras de face única, face dupla e face tripla. As máquinas de face única usam um único fuso que se move ao longo do eixo X ou Y, enquanto as máquinas de dupla face usam dois fusos, enquanto as máquinas de três lados usam três fusos (dois horizontais e um vertical) para usinar ao longo dos eixos XY e XYZ, respectivamente.
Fresadoras de plaina: As fresadoras de plaina são semelhantes às fresas de mesa, pois possuem uma mesa fixa ao longo dos eixos Y e Z e um fuso que pode se mover ao longo do eixo XYZ. No entanto, as plainas podem suportar simultaneamente várias máquinas (geralmente até quatro), reduzindo os prazos de entrega de peças complexas.
Alguns dos tipos especiais de fresadoras disponíveis incluem fresadoras de mesa rotativa, tambor e fresadoras planetárias. As fresadoras de mesa rotativa possuem uma mesa circular que gira em torno de um eixo vertical e utiliza máquinas localizadas em diferentes alturas para desbaste e acabamento. Uma fresadora de tambor é semelhante a uma máquina de mesa rotativa, exceto que a mesa é chamada de “tambor” e gira em torno de um eixo horizontal. Em uma máquina planetária, a mesa é fixa e a peça é cilíndrica. Uma máquina rotativa se move pela superfície da peça de trabalho, cortando recursos internos e externos, como roscas.
Processando materiais
O processo de fresagem CNC é melhor usado como um processo de usinagem secundário para fornecer recursos de acabamento para peças personalizadas, mas também pode ser usado para produzir peças personalizadas e especiais do início ao fim. A tecnologia de fresagem CNC permite que o processo de usinagem de peças em uma variedade de materiais, incluindo:
- Metais (incluindo ligas, metais especiais, metais pesados, etc.)
- Plásticos (incluindo termofixos e termoplásticos)
- Elastomer
- material compósito
- madeira
Como em todos os processos de usinagem, vários fatores devem ser considerados ao selecionar um material para aplicações de fresamento, como as propriedades do material (ou seja, dureza, resistência à tração e cisalhamento e resistência química e a altas temperaturas) e a relação custo-benefício do material. material de processamento. Esses critérios determinam, respectivamente, se o material é adequado para o processo de fresagem e as restrições orçamentárias da aplicação da fresagem. O material escolhido determina o tipo de máquina usada e seu design, bem como as configurações ideais da máquina, incluindo velocidade de corte, taxa de avanço e profundidade de corte.
Então, o que é fresagem CNC?
A fresagem CNC é um processo de usinagem adequado para usinar uma variedade de materiais e produzir uma variedade de peças personalizadas. Embora esse processo possa apresentar vantagens em relação a outros processos de usinagem, pode não ser adequado para todas as aplicações de fabricação e outros processos podem ser mais adequados e econômicos.
Alguns outros processos de usinagem mais convencionais incluem furação e torneamento. Assim como o fresamento, a furação geralmente é feita com uma ferramenta multiponto (ou seja, uma broca), enquanto o torneamento é feito com uma ferramenta de ponta única. No entanto, durante a rotação, a peça de trabalho pode se mover e girar como algumas aplicações de fresamento, enquanto durante a perfuração, a peça de trabalho fica estacionária durante todo o processo de perfuração.
Alguns processos de usinagem não convencionais (ou seja, sem o uso de máquinas-ferramenta, mas ainda com processos mecânicos de remoção de material) incluem usinagem ultrassônica, corte com jato de água e usinagem com jato abrasivo. Processos não convencionais, sem usinagem (ou seja, processos de usinagem química, elétrica e térmica) fornecem outras alternativas para remover material de peças que não usam máquinas-ferramentas ou processos mecânicos de remoção de material, incluindo fresamento químico, rebarbação eletroquímica, corte a laser e corte a arco plasma . Esses métodos de usinagem não convencionais suportam a produção de peças mais complexas, mais exigentes e especializadas que muitas vezes não são possíveis com a usinagem convencional.
