Usinagem CNC em Fresadoras: Um Guia Abrangente | JS Precision

A usinagem CNC resolve muitos desafios de fabricação. Imagine como um bloco sólido de alumínio pode ser transformado em poucos dias na fuselagem de um drone com centenas de furos de precisão, superfícies complexas e tolerâncias rigorosas?

A resposta está na "mão mágica" da manufatura moderna: a usinagem CNC. Além de transformar projetos digitais em peças tangíveis, ela constitui um dos principais motores que impulsionam a inovação em tudo, desde a indústria aeroespacial até dispositivos médicos.

Neste guia completo, elaborado pelos especialistas da JS Precision, descubra como a fresagem CNC dá vida às suas ideias com a máxima precisão, eficiência e consistência.

Resumo das principais respostas

JS Precision: Sua fonte para fresagem CNC de precisão

A JS Precision atua no ramo de fresagem CNC de precisão há 12 anos e possui as certificações ISO 9001 e AS9100. A empresa presta serviços para mais de 600 clientes em 12 setores: aeroespacial, médico, automotivo, drones, novas energias e outros.

A JS Precision fabrica anualmente mais de 30.000 peças usinadas por fresamento CNC. Seu parque de equipamentos inclui modelos de ponta da DMG MORI e da Haas.

Processamos hastes ósseas de liga de titânio para clientes da área médica, com uma precisão estável de ± 0,005 mm, através de dispositivos hidráulicos personalizados e controle de parâmetros. Os parâmetros de processamento e a verificação de biocompatibilidade seguem a norma ISO 5832-3 para implantes cirúrgicos.

Produzimos suportes de liga de alumínio para empresas aeroespaciais, atingindo uma taxa de rendimento por lote de 99,5%. Processamos braçadeiras para terminais de baterias para empresas de energias renováveis, alcançando uma precisão de ±0,01 mm.

Este guia é um resumo prático de mais de 3000 projetos complexos e é confiável.

Quer saber como a JS Precision pode personalizar soluções de fresagem CNC para o seu setor? Envie-nos as informações sobre o seu setor e os requisitos da peça para receber um estudo de caso personalizado gratuito e compreenda os principais pontos da usinagem industrial em tempo recorde.

Como a usinagem CNC transforma desenhos digitais em realidade?

A fresagem CNC requer a colaboração de controladores, ferramentas de corte e dispositivos de fixação para converter desenhos em objetos concretos. Abaixo, segue uma descrição detalhada do processo básico de usinagem por fresagem CNC.

Do código ao movimento: o papel cerebral do controlador CNC

O controlador CNC é o "cérebro", enquanto o código G é a "linguagem de instruções".

Após a importação dos desenhos CAD, o software CAM os converte em código G, como G01 para movimento linear e M03 para rotação do eixo. Essas são instruções que o controlador utiliza para ativar os servomotores, que movimentam a mesa de trabalho e a trajetória do eixo, de forma que seu percurso corresponda precisamente ao desenho.

Revista de Ferramentas e Trocador de Ferramentas

A usinagem automatizada em múltiplos estágios pode ser realizada com o uso de um magazine de ferramentas e um trocador de ferramentas.

Os centros de usinagem JS Precision possuem um magazine de 20 a 40 ferramentas que armazena fresas, brocas, etc. O sistema troca automaticamente as ferramentas de acordo com as necessidades do processo de usinagem CNC, eliminando a necessidade de intervenção manual e permitindo que operações de fresamento, furação e rosqueamento sejam realizadas em uma única operação.

Dispositivos de fixação: a fixação estável é a base da precisão.

A fixação da peça afeta a precisão. A JS Precision projeta dispositivos de fixação de acordo com o tipo de peça, como mandris hidráulicos e a vácuo.

Por exemplo, para peças protótipo de motores automotivos, um dispositivo de fixação personalizado controla a força de aperto entre 500 e 800 N com deformação mínima para garantir que o erro dimensional esteja dentro de ±0,02 mm, assegurando assim a precisão das peças usinadas por fresamento CNC.

Figura 1. As fresadoras de controle numérico convertem modelos tridimensionais de projeto auxiliado por computador (CAD) em uma série de instruções de computador.

Como dominar o processo de usinagem CNC, alcançando precisão em nível micrométrico?

Para obter precisão em nível micrométrico, o processo de usinagem por fresagem CNC deve ser otimizado, o que inclui a identificação de erros, estratégias de controle e feedback de medição.

Fontes de identificação de erros: máquinas-ferramenta, ferramentas de corte, deformação térmica e vibração.

• Erro em máquina-ferramenta: Uma máquina-ferramenta que não tenha sido calibrada por 5 anos pode apresentar um erro de guia de 0,03 mm.
• Erro na ferramenta de corte: Durante a usinagem de ligas de alumínio, as ferramentas de corte de aço rápido sofrem um desgaste de 0,01 mm a cada 100 peças.
• Erro de deformação térmica: Ao operar a 8000 rpm, um aumento de temperatura de 5 °C pode estender o eixo em 0,005 mm.
• Erro de vibração: O corte profundo de peças com cavidades profundas pode facilmente produzir vibrações, afetando a rugosidade da superfície.

Estratégia de Controle de Precisão da JS Precision: Da Prevenção à Compensação

• Calibração mensal de máquinas-ferramenta com interferômetro a laser, controlando erros de posicionamento dentro de ±0,003 mm.
• Os sensores infravermelhos da máquina-ferramenta sinalizarão automaticamente a necessidade de substituição caso o desgaste atinja 0,008 mm.
• O sistema de refrigeração com temperatura constante consegue manter o fluido de corte a 20±1℃ para reduzir a deformação térmica.
• As almofadas antivibração na base da máquina-ferramenta reduzem a vibração em 10% durante a usinagem de peças de aço.

Medição e Feedback: Garantindo a Qualidade de Cada Peça com Dados

A JS Precision estabeleceu um sistema de inspeção de qualidade de processo completo , com amostragem em cada etapa. Utiliza uma máquina de medição por coordenadas para inspeção dimensional completa dos produtos acabados.

Por exemplo, para componentes ópticos, são medidas 15 dimensões principais, cada dimensão é medida 3 vezes e a média é calculada; qualquer desvio é usado para ajustar os parâmetros do processo de usinagem de fresagem CNC.

A Figura 2 mostra como as peças usinadas por fresadoras CNC possuem capacidades incríveis para usinagem precisa e de alta exatidão.

Três eixos versus cinco eixos: como escolher o melhor centro de usinagem CNC para o seu projeto.

A escolha do centro de usinagem CNC correto é fundamental para aumentar a eficiência e reduzir os custos de produção. Os centros de usinagem de três eixos e de cinco eixos possuem diferentes conjuntos de vantagens.

Centro de usinagem de três eixos: o rei da usinagem plana econômica e eficiente

A usinagem por movimento apenas nos eixos X, Y e Z permite o uso com peças planas, como placas e bases, sendo de baixo custo e alta eficiência. Por exemplo, uma placa de liga de alumínio de 200×300 mm pode ser usinada em 1 hora por cerca de US$ 50. Em contrapartida, uma peça com superfícies curvas complexas requer muitas operações de fixação, o que pode aumentar os erros.

Centro de usinagem de cinco eixos: uma ferramenta poderosa para superfícies curvas complexas e conformação em uma única etapa.

Incluindo eixos X, Y, Z + eixos de rotação A, C, usinagem multiangular, peças complexas podem ser fixadas de uma só vez com alta precisão, adequado para peças aeronáuticas e médicas, mas o custo é relativamente alto.

Como o JS Precision ajuda você a fazer uma escolha inteligente?

A JS Precision possui 10 centros de usinagem de três eixos e 5 de cinco eixos. Os engenheiros sugerem, com base no tamanho da peça, complexidade, precisão e orçamento : enquanto para bases de alumínio simples, por exemplo, a usinagem de três eixos é a melhor opção para reduzir custos, para impulsores complexos de liga de titânio, a usinagem de cinco eixos é recomendada.

Comparação de centros de usinagem CNC de três e cinco eixos

Figura 3: Fresagem CNC de 5 eixos. A usinagem contínua de cinco eixos permite produzir formas tridimensionais altamente complexas com superfícies intrincadas.

Decifrando a lógica de precificação de serviços complexos de fresagem CNC

Os custos dos serviços de fresagem CNC incluem tempo de máquina, materiais e custos de pós-processamento. Compreender essa lógica ajuda a controlar o orçamento.

Custos de tempo de máquina: complexidade material e geométrica

O custo do tempo de máquina está relacionado com a dificuldade e o tempo de usinagem.

Como a velocidade de usinagem da liga de titânio é um terço da da liga de alumínio, o custo por hora de usinagem é maior no mesmo período. Peças complexas com cavidades profundas levam cinco vezes mais tempo para serem processadas em comparação com cubos simples. Nesse caso, o custo por hora para um cubo de alumínio é de US$ 50, enquanto uma peça complexa de liga de titânio custa US$ 300 por 5 horas.

Custos de materiais: do alumínio comum às ligas especiais de alto preço

Os preços dos diferentes materiais para fresagem CNC variam: o alumínio 6061 custa cerca de US$ 10/kg, enquanto a liga de titânio TC4 custa cerca de US$ 100/kg. A perda de material está incluída e estimada em 20% para uma peça complexa e 5% para uma peça simples.

Pós-processamento e acabamento: os componentes de custo negligenciados

O preço será influenciado pelo tratamento pós-processamento: a anodização para liga de alumínio custa US$ 20/m², o niquelamento para aço inoxidável custa US$ 50/m², enquanto o polimento de alta precisão precisa ser feito manualmente, o que aumentará o custo proporcionalmente.

Referência de custos comuns de materiais e pós-processamento

Deseja ter uma compreensão clara da composição do seu orçamento de serviços de fresagem CNC ? Preencha os requisitos da sua peça, como materiais, dimensões e pós-processamento, e deixe a JS Precision fornecer uma discriminação de custos detalhada, otimizando seu projeto para redução de custos.

Quais designs são considerados ideais para peças usinadas por fresamento CNC?

A fresagem CNC é mais adequada para os três tipos de projetos a seguir, a fim de maximizar suas vantagens.

Peças de acoplamento de alta precisão e tolerância rigorosa

A fresagem CNC se destaca na usinagem de peças de acoplamento com tolerâncias de até ±0,01-0,05 mm , incluindo diversos suportes aeroespaciais e montagens de lentes ópticas que exigem uma tolerância de ±0,005 mm. A JS Precision atinge uma taxa de rendimento superior a 99% para esse tipo de peça usinada por fresagem CNC.

Protótipos funcionais com geometria 3D complexa

Protótipos complexos, como o bloco do motor de um carro e a carcaça de um dispositivo vestível, são usinados diretamente a partir de modelos CAD , sem a necessidade de moldes. Isso permite uma verificação rápida do projeto e reduz o tempo do ciclo de P&D.

Componentes finais de alto valor agregado em lotes de pequeno a médio porte.

A empresa pode produzir peças de alto valor agregado em lotes pequenos e médios, de 1 a 1.000 peças, sem a necessidade de moldes , reduzindo custos. Exemplos incluem, mas não se limitam a, instrumentos cirúrgicos médicos em lotes de 50 a 200 peças e carcaças para sensores industriais em lotes de 100 a 500 peças. A produção será eficiente e a qualidade garantida pela JS Precision.

Precisa de peças usinadas por fresamento CNC? Especifique a aplicação, o tamanho do lote e os requisitos de precisão para uma avaliação de viabilidade gratuita e recomendações de DFM (Design for Manufacturing).

Otimização dos parâmetros do processo de usinagem em fresadoras CNC: além das habilidades básicas

O objetivo da otimização dos parâmetros é garantir precisão, eficiência e vida útil da ferramenta. Algumas das principais técnicas são as seguintes:

O equilíbrio ideal entre velocidade de corte e taxa de avanço.

Eficiência, vida útil da ferramenta e acabamento superficial estão todos interligados com a velocidade de corte e a taxa de avanço. A JS Precision encontra o ponto ideal com base nos materiais e ferramentas de fresagem CNC.

No caso da liga de alumínio 6061, devem ser utilizadas ferramentas de metal duro a 1500 rpm, com avanço de 200 mm/min, mantendo um acabamento superficial de Ra0,8 μm e uma vida útil da ferramenta superior a 500 peças. No caso do aço inoxidável 304, a velocidade deve ser reduzida para 800 rpm e o avanço para 100 mm/min para evitar desgaste excessivo da ferramenta.

Líquido de arrefecimento e lubrificação: mais do que apenas arrefecimento

O fluido de corte lubrifica, remove cavacos e reduz a deformação térmica. Materiais diferentes requerem métodos de refrigeração diferentes: refrigeração a óleo para ligas de alumínio para reduzir a formação de aresta postiça, refrigeração a ar de alta pressão para ligas de magnésio para evitar a combustão e refrigeração a ar para plásticos de engenharia para evitar a deformação.

Tabela de Referência de Parâmetros do Processo de Usinagem CNC para Materiais Comuns

Ultrapassando os Limites: Estratégias para Superar Materiais de Difícil Usinagem em Fresadoras CNC

Materiais de difícil usinagem, incluindo aqueles com alta dureza e baixa condutividade térmica, podem facilmente causar desgaste da ferramenta e baixa precisão. A JS Precision oferece soluções personalizadas.

Usinagem de ligas de titânio e ligas de alta temperatura

Dificuldades: Dureza na faixa de HRC 30-45, baixa condutividade térmica, suscetível ao endurecimento por trabalho. Solução: Utilização de fresas de metal duro específicas , velocidade de corte mais baixa e taxas de avanço mais altas (300-500 rpm), refrigeração de alta pressão (10-20 MPa).

Leveza e resistência: desafios na usinagem de aço inoxidável e aço para moldes.

O aço inoxidável adere à fresa; utilize fresas revestidas com TiAlN e otimize a taxa de avanço. Aço para moldes (HRC 50 ou superior): recozimento para reduzir a dureza, usinagem de desbaste com metal duro e usinagem de acabamento com CBN.

Usinagem de precisão de materiais não metálicos: materiais compósitos e plásticos de engenharia

Devido à possibilidade de delaminação em materiais compósitos, utilize fresas helicoidais de alta velocidade e baixo avanço, juntamente com a almofada de amortecimento. Em plásticos de engenharia, a fusão pode ocorrer facilmente ; portanto, fresas de aço rápido devem ser utilizadas com refrigeração a ar para evitar a formação de rebarbas e deformações.

Soluções para materiais de fresagem CNC de difícil usinagem

Estudo de caso: De 48 horas para 8 horas – Como o CNC de 5 eixos acelera projetos de drones em 83%

Dificuldades enfrentadas pelos clientes

Uma startup de drones tinha um problema urgente. Precisava fabricar uma fuselagem de liga de magnésio de 300×200×150 mm com uma estrutura externa aerodinâmica complexa e nervuras de reforço internas.

O processo original exigia seis operações de fixação em três máquinas CNC de 3 eixos e levava até 48 horas. Embora a precisão de cada máquina fosse muito alta, devido à recalibração após cada operação de fixação, havia um erro cumulativo de 0,1 mm, o que resultava em uma taxa de rendimento de apenas 70%, afetando seriamente o cronograma de lançamento do produto.

JS Precision Solution

1. Seleção de Equipamentos:

Utilizamos um centro de usinagem de cinco eixos (modelo DMG MORI NTX2000). Esta máquina suporta a articulação dos eixos X, Y, Z, A e C, permitindo assim a usinagem de todas as superfícies do corpo da máquina em uma única configuração e eliminando completamente os erros cumulativos causados ​​por múltiplas configurações.

2. Solução específica para cada material:

A liga de magnésio é um material inflamável. Personalizamos parâmetros de corte específicos — velocidade do fuso: 5000 rpm, taxa de avanço: 800 mm/min — e, no processo, utilizamos refrigeração a ar de alta pressão (0,8 MPa) em combinação com um coletor de névoa de óleo para garantir um resfriamento eficaz e evitar a combustão dos resíduos da liga de magnésio.

3. Otimização do percurso da ferramenta:

Aplicamos a estratégia de fresamento dinâmico do software Mastercam para otimizar o percurso da ferramenta e reduzir o tempo de deslocamento ocioso. Por exemplo, alteramos o percurso original de avanço/retração linear para um percurso circular de avanço/retração e combinamos algumas operações de usinagem adjacentes, o que reduziu o tempo de deslocamento ocioso de 8 horas para 2 horas.

Resultados

Ao aplicar a solução acima, o tempo de usinagem para uma única fuselagem de liga de magnésio foi reduzido de 48 horas para 8 horas, o que melhorou a eficiência geral em 83%.

Ao mesmo tempo, a moldagem em uma única etapa evitou erros cumulativos e controlou a precisão dimensional das peças dentro de ±0,02 mm, aumentando a taxa de rendimento para 99,5%. Além disso, a redução no número de operações de fixação gerou uma economia de aproximadamente US$ 3.000 na fabricação de três conjuntos de ferramentas especiais.

Por fim, o produto de drones do cliente foi lançado com duas semanas de antecedência, conquistando uma posição vantajosa no mercado. Posteriormente, eles firmaram um contrato de cooperação de longo prazo conosco, terceirizando todos os serviços de fresagem CNC para a JS Precision.

Deseja acelerar e reduzir custos em projetos como a usinagem da fuselagem de drones? Ligue para a central de atendimento da JS Precision e agende uma demonstração de usinagem em nosso centro de fresamento CNC de 5 eixos. Oferecemos serviços de usinagem eficientes e de alta precisão que ajudarão seus produtos a conquistar o mercado rapidamente.

Figura 4: Corpo de drone em liga de magnésio usinado por CNC

Faça parceria com a JS Precision: Melhores práticas para lançar seu próximo projeto de usinagem CNC.

Iniciar um projeto de usinagem CNC não é complicado. Aqui, a JS Precision descreve três práticas recomendadas para ajudar você a reduzir custos de comunicação e desperdício de tempo.

Etapa 1: Os arquivos CAD padronizados devem ser fornecidos no formato IGES ou STEP.As dimensões devem ser especificadas, juntamente com as tolerâncias e os pontos de referência. As dimensões críticas devem estar em ±0,02 mm. Se forem propostas estruturas de projeto inadequadas, como filetes muito pequenos ou cavidades muito profundas, a otimização deverá ser realizada posteriormente.

Etapa 2: Indique claramente os materiais utilizados na fresagem CNC , como a liga de alumínio 6061 e a liga de titânio TC4. Especifique os requisitos de precisão com as dimensões principais de ±0,01 mm e indique claramente o tratamento de superfície necessário — anodização — para evitar retrabalho devido a requisitos pouco claros.

Etapa 3: Consultoria DFM gratuita - Nossos engenheiros otimizarão ainda mais o projeto com base nos documentos e requisitos recebidos. Isso pode envolver a padronização de filetes para ajustar a profundidade da cavidade. Já ajudamos clientes a otimizar projetos de carcaças, reduzindo o tempo de usinagem em até 30% e o custo em até 25% .

Está pronto para iniciar seu projeto de usinagem CNC? Forneça as especificações e o arquivo CAD aqui e receba agora mesmo uma consultoria gratuita de DFM (Design for Manufacturing) para otimizar seu projeto e economizar tempo e dinheiro.

Perguntas frequentes

Q1: Qual é a precisão máxima que pode ser alcançada usando uma fresadora CNC?

A precisão depende da classe da máquina-ferramenta e do tamanho da peça. Utilizando suas máquinas-ferramenta de cinco eixos de alta tecnologia, a JS Precision consegue atingir repetidamente uma precisão de ±0,01 mm . A precisão específica depende da sua avaliação do tamanho e do material da peça.

P2: Como devo escolher entre fresagem CNC e impressão 3D?

Quando a peça exige alta resistência, alta precisão e excelente qualidade de superfície, a usinagem por fresagem CNC é a melhor opção. Já quando a peça precisa ter uma estrutura interna complexa, prototipagem rápida ou menor resistência, a impressão 3D pode ser a solução ideal.

P3: Qual é o maior tamanho de peças que vocês conseguem manusear?

Os cursos de deslocamento dos centros de usinagem da JS Precision variam, e o diâmetro das peças pode ultrapassar 1500 mm . Por favor, forneça os desenhos para que possamos dar uma resposta precisa sobre a compatibilidade dimensional.

Q4: Quanto tempo normalmente leva desde a cotação até a entrega?

Peças simples, como blocos de alumínio, são entregues em 2 a 3 dias após a cotação. Projetos relativamente complexos, como rotores de liga de titânio, por exemplo, levam de 1 a 2 semanas. A data exata de entrega será informada na cotação.

Q5: Qual dos dois materiais é mais adequado para fresagem CNC: alumínio ou aço?

O alumínio é fácil de usinar e tem baixo custo, sendo adequado para peças com requisitos de baixa resistência. O aço é altamente resistente, mas sua usinagem é mais lenta e as ferramentas são mais caras. O cenário de aplicação determinará qual é o mais adequado.

Q6: Vocês oferecem serviços de montagem?

Sim, a JS Precision oferece um serviço completo, desde a usinagem e o tratamento de superfície até a montagem final das suas peças. Isso garante que a qualidade geral após a montagem atenda às suas necessidades.

P7: Como posso reduzir meus custos de usinagem CNC?

Nosso serviço DFM ajudará você a reduzir custos de forma eficaz, otimizando o projeto por meio da redução da profundidade da cavidade e da uniformização do raio de concordância, da seleção de materiais adequados e da flexibilização de tolerâncias não críticas.

Q8: Além da fresagem, que outros serviços de usinagem vocês oferecem?

Além da fresagem CNC, a gama de serviços da JS Precision inclui torneamento, corte a fio e corte a laser, podendo atender à maioria das suas necessidades de fabricação de precisão.

Resumo

A usinagem CNC é uma espécie de "mão mágica" na fabricação de precisão, que transforma desenhos digitais virtuais em peças usinadas de alta precisão e qualidade . Seja processando superfícies curvas complexas ou peças com tolerâncias rigorosas, ela faz tudo com facilidade.

Com 12 anos de experiência, uma gama completa de equipamentos e soluções personalizadas, a JS Precision ajuda seus clientes a superar os desafios da usinagem, acelerar a produção e reduzir custos.

Seu projeto merece ser fabricado com perfeição.

Faça o upload do seu modelo 3D agora mesmo na plataforma de orçamentos online da JS Precision e receba um orçamento detalhado com consultoria gratuita em DFM (Design for Manufacturing and Manufacturing) em poucas horas.Deixe que a precisão potencialize sua criatividade!