Usinagem CNC e Fresamento: Um Guia Abrangente | JS Precision

A usinagem CNC por fresagem é a chave para resolver o difícil problema da usinagem de peças de precisão.

Quando uma peça metálica comum é cortada com precisão por fresas CNC rotativas controladas por comandos CNC, transformando-se gradualmente em componentes de precisão para motores aeroespaciais ou peças essenciais para dispositivos médicos, isso é uma demonstração perfeita da tecnologia de usinagem CNC.

A qualidade, o custo e a eficiência de entrega das peças estão diretamente ligados à tecnologia de fresagem CNC. Neste documento, a JS Precision resume a decomposição do processo sob as perspectivas de processo, ferramentas e projeto, o que ajudará a solucionar desafios desde o projeto até a produção e a encontrar soluções de usinagem adequadas.

Resumo da Resposta Principal

O Guia Definitivo para Usinagem e Fresagem CNC: Segredos da Fabricação de Precisão da JS Precision

Com 15 anos de vasta experiência na área de usinagem e fresagem CNC, a JS Precision atende a mais de 500 clientes em todo o mundo, abrangendo 12 setores principais, como aeroespacial, dispositivos médicos e componentes de precisão automotivos.

Já processamos mais de 40 tipos de materiais, incluindo ligas de alumínio, ligas de titânio e materiais compósitos, e concluímos mais de 10.000 projetos de peças de precisão. A taxa de aprovação de peças de nível aeroespacial sempre foi superior a 99,5%. Em uma ocasião, reduzimos o ciclo de usinagem de um impulsor complexo para um cliente em 42%.

Nosso sistema de qualidade segue as melhores práticas da Organização Internacional de Normalização (ISO) para gestão da qualidade, garantindo a padronização e a rastreabilidade dos processos. A taxa de qualificação de peças de 99,5% alcançada pela JS Precision no setor aeroespacial é um reflexo da implementação desse rigoroso padrão.

Além disso, nossa equipe de engenharia possui mais de 8 anos de experiência média em fresagem CNC, sendo capaz de solucionar diversos desafios técnicos, desde microfresagem até fresagem de materiais duros em alta velocidade.

Este não é um simples compilado teórico, mas sim o resultado concentrado de nossos 15 anos de prática , comprovados em produções reais, desde a seleção de ferramentas até a configuração de equipamentos de cinco eixos. Dito isso, tenha plena confiança no profissionalismo e na praticidade deste guia.

Seja para o setor aeroespacial ou médico, a JS Precision possui a experiência necessária para fornecer uma ampla gama de serviços de usinagem e fresagem CNC. Entre em contato conosco e nos informe suas necessidades específicas. Faremos o possível para agilizar o processo de pedido, garantindo a qualidade das peças e a entrega eficiente.

Como a usinagem CNC transforma matéria-prima em peças de precisão?

Após conhecer a JS Precision, você deve estar se perguntando como as matérias-primas são transformadas em peças de fresagem CNC de alta precisão. A análise a seguir é apresentada em três etapas.

Manufatura digital subtrativa:

Nosso projeto consiste em criar um modelo CAD 3D de acordo com os requisitos da peça, importá-lo para um software CAM para programação, definir parâmetros como trajetórias de corte e velocidades do fuso e simular a anti-interferência.

Em seguida, importe o programa para o sistema CNC e controle a máquina-ferramenta para cortar a matéria-prima e obter uma peça usinada por fresamento CNC que atenda aos requisitos.

Princípios do Controle de Movimento:

As máquinas-ferramenta de cinco eixos interligam os eixos lineares X, Y e Z com dois eixos rotativos, permitindo a usinagem multiangular de impulsores e outras peças complexas. A interpolação linear controla o movimento retilíneo da ferramenta para garantir a planicidade. A interpolação circular controla uma trajetória circular para usinar superfícies curvas. Ambas garantem a precisão dos percursos de usinagem CNC.

Mecanismos de remoção de material:

Na usinagem CNC por fresamento, o contato entre a ferramenta e a matéria-prima gera força de corte. Se essa força for excessiva, pode desgastar a ferramenta e deformar a peça. Se a remoção de cavacos não for feita em tempo hábil, o acabamento superficial fica comprometido; se o calor de corte não for dissipado de forma eficaz, a estrutura metalográfica do material pode ser alterada.

A JS Precision otimiza o controle aprimorando os parâmetros de corte e escolhendo um método de resfriamento adequado para garantir a qualidade das peças fresadas por CNC.

Como selecionar as fresas CNC perfeitas para diferentes materiais?

A escolha correta das fresas CNC é fundamental para garantir a qualidade na usinagem CNC. Muitos clientes aumentam seus custos ao escolher a ferramenta errada por desconhecerem o material, os parâmetros e os revestimentos da ferramenta. A seguir, apresentamos três dimensões que auxiliarão na seleção das ferramentas adequadas.

Seleção de Materiais para Ferramentas

Diferentes materiais de ferramentas têm seus respectivos cenários de aplicação e custos, conforme detalhado na tabela abaixo.

O papel decisivo dos parâmetros geométricos

Os parâmetros geométricos das fresas CNC têm um efeito direto nos resultados da usinagem.

• Ângulo de ataque: Um ângulo de ataque grande resulta em baixa força de corte, o que é adequado para materiais macios como o alumínio. Em contrapartida, um ângulo de ataque pequeno proporciona alta rigidez em casos onde se trabalha com materiais duros, como aço ou titânio.
• Ângulo de folga: Com um ângulo de folga grande, o atrito será baixo e o desgaste lento, mas a rigidez será baixa. Um ângulo de folga pequeno proporciona alta rigidez, mas desgaste rápido.
• Ângulo da hélice: Ângulos de hélice maiores proporcionam melhor remoção de cavacos e são adequados para alumínio e cobre, enquanto ângulos de hélice menores oferecem melhor estabilidade e são adequados para aço duro.
• Número de canais de corte: Mais canais aumentam a eficiência, mas reduzem o espaço para remoção de cavacos, e vice-versa. Exemplo: Para alumínio, utilizam-se 4 canais de corte; para cavidades profundas, utilizam-se 2 canais.

Aprimoramento da tecnologia de revestimento

Os revestimentos melhoram a vida útil e o desempenho das fresas CNC:

• Revestimento de TiN: Duro, resistente ao desgaste, adequado para aço, aumenta a vida útil da ferramenta em 2 a 3 vezes.
• Revestimento de TiAlN: Resistente a altas temperaturas, estável acima de 800℃, adequado para ligas de titânio e ligas de alta temperatura.
• Revestimento DLC: Baixo atrito, portanto, menor força de corte, adequado para cortar alumínio e cobre porque evita que a ferramenta grude.

A JS Precision é capaz de selecionar as melhores fresas CNC para os materiais que você está usinando. Seja uma ferramenta de metal duro ou com revestimento especial, garantimos o desempenho de corte e a vida útil, reduzindo seus custos de substituição de ferramentas.

Figura 1: Diferentes materiais de ferramentas têm diferentes cenários de aplicação.

Projetando para a Fabricação: Como Otimizar suas Peças Usinadas em Fresadoras CNC?

A maioria dos projetos de peças usinadas por fresamento CNC dos clientes é concebida de forma que deformações, imprecisões e até mesmo a necessidade de redesenho não sejam consideradas no processo de fresamento CNC. A seguir, apresentamos os principais pontos de otimização:

Raio do canto interno:

Como as fresas CNC possuem raios de curvatura, é impossível usinar cantos perfeitamente retos. A JS Precision sugere sempre projetar peças com um raio de concordância padrão (0,5 mm, 1 mm, 2 mm) para evitar dificuldades de usinagem ou mesmo desgaste da ferramenta.

Cavidades e buracos profundos:

A usinagem de cavidades/furos profundos, com uma relação profundidade/diâmetro superior a 5:1, causa facilmente sobrecarga e vibração da ferramenta, o que afeta a precisão do produto. O projeto deve, na medida do possível, controlar a relação profundidade/diâmetro.

Quando o ajuste não for possível, a JS Precision utilizará ferramentas de pescoço longo e parâmetros otimizados para reduzir a vibração e garantir a qualidade das peças usinadas por fresamento CNC .

Característica de parede fina:

Peças de paredes finas são propensas a deformações devido à baixa rigidez. A espessura mínima da parede deve ser garantida no projeto: alumínio ≥ 0,8 mm, aço/liga de titânio ≥ 1 mm. Para peças ainda mais finas , a JS Precision utiliza dispositivos de fixação especiais para reduzir as forças de corte e evitar deformações.

Princípio do Datum Unificado:

Peças que exigem operações de fixação múltipla/processos múltiplos necessitam de referências unificadas, como planos ou furos, que evitem erros de posicionamento. O serviço DFM da JS Precision otimiza essas referências e garante a manutenção da precisão.

Serviço DFM da JS Precision:

Com nosso serviço DFM (Design for Manufacturing), intervimos logo no início da fase de projeto, otimizando a estrutura da peça de acordo com o processo de fresagem da usinagem CNC, para oferecer um orçamento com custo reduzido, tempo de ciclo mais curto e equilíbrio entre qualidade e eficiência.

Figura 2: Para garantir que suas peças possam ser fresadas da maneira mais eficiente possível, considere os princípios de DFM (Design for Manufacturing) durante a fase de projeto.

Quais configurações realmente impactam o custo de uma fresadora CNC?

Muitos clientes, ao solicitarem serviços de usinagem CNC, preocupam-se com o custo e o preço de uma fresadora CNC. Diferentes configurações de equipamentos resultam em diferenças significativas de preço e qualidade de processamento. A análise a seguir aborda essa questão sob três aspectos.

Análise de Custos Essenciais

O custo de uma fresadora CNC depende principalmente de três fatores, que estão representados na tabela abaixo.

Perspectiva de Retorno sobre o Investimento

Embora o preço de uma fresadora CNC de alta configuração seja mais elevado (5 eixos custam mais de 50% a mais que 3 eixos), os custos unitários a longo prazo são menores. Um cliente da indústria aeroespacial chegou a fabricar um suporte com uma máquina CNC de três eixos, resultando em 5 configurações, levando 10 dias por peça a um custo de US$ 2.500 cada.

A mudança para uma máquina de cinco eixos reduziu o tempo para 5,8 dias por peça e o custo para US$ 1.550 por peça, permitindo recuperar a diferença de preço em seis meses.

Nossa estratégia de equipamentos

A JS Precision investiu em diversas máquinas-ferramenta CNC de última geração , incluindo 10 máquinas de cinco eixos e 20 de três eixos, equipadas com sistemas Siemens 840D, magazines para 24 ferramentas e apalpadores online. Os fusos podem atingir velocidades de até 20.000 rpm, oferecendo aos clientes um serviço de usinagem CNC estável.

Os equipamentos da JS Precision equilibram o custo da fresadora CNC com a eficiência do processo, oferecendo um serviço de usinagem CNC com excelente custo-benefício. Entre em contato conosco para saber mais sobre nossos planos de serviço específicos e inicie seu projeto de usinagem rapidamente.

Por que a usinagem CNC de 5 eixos está revolucionando a produção de peças complexas?

Algumas peças complexas usinadas por fresamento CNC, como impulsores aeroespaciais e implantes médicos, são difíceis de usinar com fresamento CNC de 3 eixos, enquanto o fresamento CNC de 5 eixos resolve esse problema com facilidade. Analisaremos a seguir suas vantagens, cenários de aplicação e capacidades da JS Precision.

Análise detalhada das vantagens técnicas

• Usinagem em configuração única: Isso evita erros de posicionamento decorrentes de múltiplas configurações, melhorando significativamente a precisão geral.
• Usinagem de superfícies complexas: O corte com ângulo de ferramenta otimizado evita interferências, garantindo precisão e acabamento na superfície.
• Orientação ideal da ferramenta: essa técnica permite o uso de ferramentas mais curtas para máxima rigidez, menor vibração e maior vida útil da ferramenta.

Cenários de aplicação

A usinagem CNC de 5 eixos é adequada para aplicações aeroespaciais (peças estruturais, impulsores), dispositivos médicos (articulações artificiais), moldes de alta precisão (cavidades, núcleos) e outros campos.

Nossas capacidades de 5 eixos

A JS Precision possui 10 máquinas-ferramenta de 5 eixos capazes de processar peças com dimensões máximas de 1500×800×600 mm. Oferecemos suporte para micromecanização, com diâmetro mínimo da ferramenta de 0,1 mm, e fresamento de alta velocidade em materiais duros com dureza HRC60+. Ajudamos nossos clientes a aumentar o rendimento de pás de turbina de 85% para 99,5% e a reduzir o tempo de ciclo em 42%.

Figura 3: Fresadoras de 5 eixos. A configuração de uma fresadora de cinco eixos é mais diversificada, sendo utilizada para usinar formas geométricas mais complexas, como pás de turbina, discos integrais e superfícies complexas.

O Prêmio da Precisão: Como o Preço das Fresadoras CNC se Correlaciona com a Precisão?

Muitos clientes se perguntam por que diferentes tipos de fresadoras CNC apresentam diferenças de preço tão grandes. Na verdade, a precisão é o principal fator determinante: quanto maior a precisão, maior o preço do equipamento. Abaixo, analisamos essa relação e a garantia de precisão oferecida pela JS Precision.

Composição de custos por grau de precisão:

O preço de uma fresadora CNC de precisão padrão (± 0,025 mm) varia entre 50.000 e 80.000 dólares americanos. Para uma máquina de alta precisão — digamos, ± 0,005 mm — o valor sobe para entre 150.000 e 200.000 dólares americanos. Isso ocorre porque as máquinas de alta precisão são equipadas com guias e fusos de alta precisão , o que torna a montagem e a calibração mais complexas.

Estabilidade térmica e precisão dinâmica:

Sistemas de compensação térmica são instalados em máquinas-ferramenta de alta precisão, com controle de temperatura em tempo real para reduzir a deformação dos componentes. Sistemas servo de alta qualidade melhoram a precisão dinâmica, o que resulta em um aumento do custo do equipamento.

Consistência dos valores de precisão:

A JS Precision calibra o equipamento mensalmente, mantém a temperatura da oficina em 20±2℃ e realiza compensações de medição online durante a usinagem. Isso garante que o desvio de precisão de cada peça usinada por fresamento CNC seja ≤±0,003 mm.

A JS Precision garante precisão no controle de preços de fresadoras CNC, fornecendo peças usinadas com alta precisão. Entre em contato conosco para confirmar suas necessidades de precisão e indicaremos o equipamento mais adequado para a usinagem.

Quais são as exigências técnicas para o serviço de usinagem CNC em peças complexas?

A usinagem de peças complexas em fresadoras CNC exige conhecimentos técnicos mais apurados. A seguir, apresentamos uma análise das capacidades técnicas necessárias, do controle de qualidade e do posicionamento de serviço da JS Precision.

Além das capacidades técnicas convencionais

• Micromecanização: Permite atingir uma precisão de ±0,002 mm e usinar detalhes com dimensões de até 0,5 mm para micropeças médicas e componentes ópticos.
• Usinagem de alta velocidade em materiais duros: A tecnologia permite usinar diretamente aço endurecido com dureza HRC60+ , reduzindo o tempo de ciclo da matriz em 30% e melhorando a precisão da mesma.
• Combinação de torneamento e fresamento: Esta técnica combina o torneamento com o fresamento, concluindo o processo em uma única operação de fixação e reduzindo erros de fixação.

Controle de Qualidade de Ponta a Ponta

Prevenção de interferências na trajetória da ferramenta baseada em simulação durante a programação, medição online e compensação em tempo real usando sondas durante a usinagem. Após a conclusão, um relatório de detecção tridimensional será gerado para garantir a qualidade em todo o processo.

Posicionamento de serviço da JS Precision

Somos uma empresa profissional de usinagem CNC , com uma equipe de mais de 10 pessoas especializadas em projetos complexos, cada uma com mais de 10 anos de experiência . Já auxiliamos clientes da área médica na usinagem de microimplantes com uma taxa de sucesso de 99,8%.

Estudo de caso: Obtendo uma redução de 38% nos custos de um suporte aeroespacial com fresagem CNC de 5 eixos.

A seguir, um estudo de caso real proporcionará uma compreensão intuitiva do valor da tecnologia de fresagem CNC de 5 eixos e de como a JS Precision ajuda os clientes a resolver desafios de usinagem e reduzir custos.

Os desafios enfrentados pelo cliente

Um cliente do setor aeroespacial precisava usinar um lote de peças de suporte em fresamento CNC, feitas de liga de titânio (TC4), com uma exigência de precisão de ±0,01 mm.

Inicialmente, o cliente utilizava um processo de fresagem CNC de três eixos, que exigia 5 operações de fixação, 3 conjuntos de dispositivos de fixação especializados e um tempo de usinagem de até 10 dias para uma única peça.

Mais grave ainda, os erros cumulativos causados ​​por múltiplas operações de fixação resultaram em uma taxa de aprovação de peças de apenas 85%, com 20 peças descartadas por mês, levando a perdas econômicas diretas de aproximadamente US$ 50.000 e ao não cumprimento dos requisitos do ciclo de entrega.

Solução de Precisão JS

Após recebermos o projeto, analisamos a estrutura da peça e as dificuldades de usinagem e desenvolvemos uma solução de fresagem CNC de cinco eixos de acordo com as necessidades:

• Redesenhamos os dispositivos especiais para usinagem de todas as superfícies da peça em uma única fixação, a fim de evitar erros repetidos de posicionamento.
• Melhore os percursos da ferramenta, selecione ferramentas de metal duro revestidas com TiAlN e otimize os parâmetros de corte: velocidade do fuso em 8000 rpm e taxa de avanço em 150 mm/min para melhorar a eficiência da usinagem e prolongar a vida útil da ferramenta.
• Uma sonda de medição online é utilizada para realizar a calibração dimensional a cada 5 peças usinadas, o que permite compensar o erro de usinagem em tempo real e garantir a estabilidade da precisão.

Resultados quantitativos finais

Ao aplicar esses métodos, o projeto alcançou resultados notáveis:

• O tempo de usinagem de peça única foi reduzido de 10 para 5,8 dias, com um aumento na eficiência de usinagem de até 42%.
• O custo total (incluindo materiais, mão de obra, depreciação de equipamentos e consumo de ferramentas) diminuiu de US$ 2.500 por peça para US$ 1.550, uma queda de 38%.
• A taxa de qualificação das peças subiu de 85% para 99,5%, e apenas 1 peça foi descartada em um mês.
• O cliente registrou uma economia de mais de US$ 250.000 por ano, garantindo ao mesmo tempo a entrega pontual dos pedidos.

Até o momento, o cliente firmou um contrato de cooperação de longo prazo com a JS Precision, com duração de 3 anos .

Figura 4: Suporte aeroespacial em liga de titânio

Especialização local ou padrão global? Decifrando o dilema "Fresagem CNC perto de mim"

Ao procurar por serviços de fresagem CNC, muitos clientes costumam pesquisar por " fresagem CNC perto de mim ", acreditando que isso seja conveniente. No entanto, no processamento de peças complexas em fresagem CNC, a localização geográfica não é o fator mais importante.

Vantagens e limitações dos serviços localizados

As vantagens dos serviços prestados localmente incluem comunicação facilitada e, provavelmente, ciclos de entrega mais curtos devido à proximidade.

No entanto, a maioria dos fornecedores locais não possui tecnologias como usinagem de cinco eixos e micromecanização, e seus equipamentos e sistemas de qualidade não atendem aos requisitos de alta precisão. É difícil encontrar o prestador de serviços certo simplesmente pesquisando por "fresagem CNC perto de mim".

Princípio Fundamental da Capacidade Técnica

Para peças complexas, mais importante do que a localização geográfica do fornecedor é a capacidade técnica e o sistema de qualidade. Equipamentos avançados, como máquinas-ferramenta de cinco eixos, com equipes profissionais, podem garantir a qualidade mesmo à distância, enquanto a insuficiência de tecnologia local pode facilmente levar ao fracasso do projeto e ao desperdício de recursos.

JS Precision Solutions

A JS Precision atende clientes em todo o mundo, gerando valor hiperlocal por meio de comunicação eficaz e gestão da cadeia de suprimentos.

• A plataforma web permite que os clientes acompanhem o progresso, relatem e realizem discussões técnicas por meio de videoconferência, mitigando assim os problemas de comunicação causados ​​pela distância.
• Parceiros logísticos globais garantem opções de transporte otimizadas , com prazos de entrega para clientes nos EUA de 7 a 10 dias.
• É oferecido suporte presencial a clientes-chave para resolver problemas de utilização de peças, realizado por pessoal técnico local.

Seja qual for a sua necessidade — fresagem CNC —, o serviço da JS Precision pode chegar a qualquer lugar. Garantimos uma comunicação eficiente com o auxílio de ferramentas digitais e oferecemos o melhor serviço de usinagem CNC.

Perguntas frequentes

P1: Qual é a tolerância típica que pode ser alcançada com a fresagem CNC?

A precisão geral da fresagem CNC é de ±0,025 mm. Em aplicações de alta precisão que exigem até ±0,005 mm , podem ser utilizados processos especiais dependendo das características da peça e do material a ser usinado.

P2: Como escolher entre fresagem CNC de 3 eixos e de 5 eixos?

A fresagem CNC de 3 eixos pode ser usada para processar peças planas e peças tridimensionais simples. Se a peça tiver múltiplas superfícies usinadas ou superfícies curvas complexas, a fresagem CNC de 5 eixos melhorará a precisão e a eficiência para melhor atender aos requisitos.

Q3: Quais são os fatores mais importantes que afetam o acabamento superficial na fresagem?

Os principais fatores que impactam o acabamento superficial na fresagem incluem os parâmetros de corte, a seleção da ferramenta, a rigidez da máquina-ferramenta e a estratégia de trajetória da ferramenta. Em particular, a estratégia de acabamento e o controle da vibração da ferramenta devem ser considerados.

Q4: A fresagem CNC pode ser usada para prototipagem?

Absolutamente possível. A fresagem CNC permite a produção de protótipos funcionais com alta precisão e resistência de forma bastante rápida, sendo, portanto, um dos métodos preferidos na prototipagem.

Q5: Como a escolha do material impacta o processo de fresagem CNC?

A dureza, a tenacidade e a condutividade térmica influenciam diretamente a seleção da ferramenta, os parâmetros de corte, as forças de usinagem e a deformação térmica na fresagem CNC, afetando, assim, os custos de usinagem e o tempo de ciclo.

Q6: Qual é a diferença entre fresagem e torneamento?

O principal movimento durante a fresagem é a rotação da ferramenta, enquanto as peças permanecem estacionárias ou são alimentadas. Por outro lado, o torneamento é realizado girando a peça e alimentando a ferramenta. Ambos os processos são adequados para peças com diferentes características geométricas.

Q7: Como vocês lidam com os desafios da fresagem de cavidades profundas?

Problemas de fresamento de cavidades profundas podem ser resolvidos com ferramentas de pescoço longo, parâmetros de corte reduzidos e estratégias de fresamento de alta velocidade, garantindo a remoção adequada de cavacos e o resfriamento. Em alguns casos, isso significa fresar em camadas.

Q8: É possível usinar aços temperados com fresadora CNC?

Sim, esse processo de usinagem é chamado de fresamento de materiais duros. Nesse processo, são necessárias ferramentas especiais e estratégias de adaptação específicas precisam ser consideradas. O fresamento de materiais duros está entre os processos de usinagem mais comuns na indústria de fabricação de moldes.

Resumo

A usinagem CNC não se resume apenas a "cortar materiais", mas sim a uma colaboração precisa em toda a cadeia, desde o projeto das peças até a seleção de ferramentas e configuração de equipamentos, culminando na prestação de serviços. A JS Precision é sua parceira confiável ao longo dessa cadeia de usinagem de precisão.

Com 15 anos de experiência prática, garantimos a satisfação das suas necessidades de usinagem CNC e transformamos "problemas complexos" em "resultados fáceis de implementar". Vamos trabalhar juntos para transformar seus projetos em produtos tangíveis, com qualidade e competitividade superiores.

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