Serviços de fresagem e torneamento CNC: Seleção estratégica de ferramentas de corte para usinagem unificada e de alta eficiência.

Nos serviços de fresagem e torneamento CNC , os projetistas podem realmente dedicar-se à otimização do projeto, à seleção de materiais e às especificações de tolerância. No entanto, um aspecto crítico, que tende a ser subestimado, está oculto no fuso da máquina-ferramenta: a ferramenta de corte.

A escolha arbitrária de ferramentas de corte é como colocar velocistas para competir com sapatos de couro, o que não só limita o desempenho, como também acarreta riscos ocultos de estouro de orçamento e problemas de qualidade. A verdadeira vantagem competitiva advém da compreensão de que as ferramentas de corte não são itens de consumo, mas sim ativos.

Neste artigo, examinaremos o que as melhores empresas de fresagem CNC estão fazendo hoje para usar métodos científicos de usinagem e transformar seus projetos em produtos perfeitamente fabricados.

Você verá como o conhecimento prático das ferramentas da profissão, no contexto da JS Precision, é aplicado em todo o processo de fresagem e torneamento CNC, para dar ao seu projeto o início rápido que ele merece desde o princípio.

Resumo das respostas principais

Principais conclusões

1. O processo de ferramental representa a principal ponte da engenharia que liga a intenção do projeto ao resultado físico final do produto fabricado, influenciando significativamente o custo, a qualidade e o prazo de entrega .

2. Escolher uma abordagem estratégica exige mais do que uma simples compra por catálogo, pois envolve uma coordenação cuidadosa entre a ciência dos materiais, a dinâmica das máquinas-ferramenta e os processos de usinagem.

3. A comunicação antecipada entre as partes envolvidas e os fornecedores a respeito de soluções para o problema de ferramentas é uma das melhores maneiras de otimizar o custo total relacionado aos serviços de fresagem e usinagem CNC .

4. Os melhores fornecedores tornam a experiência previsível e reproduzível para obter vantagem competitiva, criando bancos de dados de ferramentas e bases de conhecimento de processos.

Experiência JS Precision: Fresamento e torneamento CNC - Estratégia eficiente de ferramentas

Na fabricação de precisão, a precisão e a eficiência da fresagem CNC dependem em grande parte do profissionalismo da estratégia de ferramentas.

Com mais de uma década de experiência em serviços de fresagem e torneamento CNC, a JS Precision oferece personalização profissional de ferramentas para mais de 500 clientes em setores de ponta como aeroespacial, medicina e novas energias.

Concluímos mais de 1000 projetos de usinagem em lote de peças complexas. Nossa eficiência de usinagem foi aprimorada em mais de 30% em média, mantendo a taxa de defeitos abaixo de 0,5%.

Nossas principais vantagens derivam de três pilares:

• Banco de dados proprietário de ferramentas e processos, totalmente em conformidade com a norma ISO 13399 , integrando parâmetros de usinagem para mais de 1000 peças com diferentes materiais e características , garantindo a rápida seleção da solução de ferramentas mais adequada.
• A estreita colaboração com os principais fornecedores globais de ferramentas permite o acesso antecipado ao suporte de ferramentas personalizadas e o desenvolvimento de ferramentas especiais para peças específicas.
• Desde a concepção inicial da solução e a otimização de parâmetros a médio prazo até o monitoramento do desgaste pós-processamento, os serviços abrangentes de gerenciamento de ferramentas permitem o controle de custos de ponta a ponta ao longo de todo o ciclo de vida.

Em um projeto de usinagem de componentes estruturais de liga de titânio para um cliente da indústria aeroespacial, a solução original de ferramentas de uso geral resultou em um ciclo de usinagem de 12 horas por peça e alto desgaste da ferramenta.

A JS Precision optou por ferramentas personalizadas com revestimento de TiAlN, em combinação com parâmetros de corte otimizados e estratégias de fresagem dinâmica , conseguindo assim reduzir o ciclo de usinagem para 7 horas por peça, duplicando a vida útil da ferramenta e reduzindo o custo total por peça em 40%.

Deseja otimizar a eficiência e o custo do seu projeto de fresagem CNC? Entre em contato com a equipe de engenharia da JS Precision agora mesmo, envie os desenhos das peças e os requisitos de usinagem e receba gratuitamente uma solução de ferramentas personalizada e um relatório de cálculo de custos.

Por que o ferramental estratégico é o coração dos serviços de fresagem e torneamento CNC?

As ferramentas são muito mais do que uma simples "ferramenta de corte". Nos melhores serviços de fresagem e torneamento CNC de precisão, elas são o principal elo entre alcançar o objetivo desejado e o projeto em si.

Na escolha das ferramentas adequadas, é essencial um alinhamento preciso da geometria, dos revestimentos e dos materiais às necessidades específicas de funcionalidade e precisão. Isso faz toda a diferença na eficiência do processo, em termos de custo, qualidade e potencial, mesmo das melhores máquinas de torneamento e fresagem CNC de precisão, caso esse aspecto seja ignorado.

Dimensão da Qualidade: As Ferramentas São a Garantia Direta da Precisão

Ferramentas inadequadas podem causar vibrações, deflexão da ferramenta ou outros problemas, resultando em erros dimensionais ou irregularidades na superfície.

Ferramentas eficazes com geometria otimizada de canais de corte, materiais de alta resistência ou revestimentos especiais previnem dificuldades de usinagem, garantindo assim maior precisão dimensional e qualidade superficial nas peças fresadas por CNC. Na usinagem de engrenagens, ferramentas revestidas de alta precisão são utilizadas para manter valores de rugosidade superficial abaixo de Ra0,8 μm nos dentes.

Dimensão de custo: ferramentas de alto desempenho oferecem melhor custo-benefício.

Embora as ferramentas de baixa qualidade sejam menos dispendiosas em termos de preço por unidade, a sua taxa de desgaste é elevada e o seu processamento é lento.

Ferramentas de corte de alto desempenho são caras, mas altas taxas de avanço, longa vida útil e alta taxa de sucesso na primeira peça podem reduzir os custos gerais de usinagem. Observa-se que ferramentas de alta qualidade aumentam a eficiência da usinagem em mais de 30% e podem reduzir os custos totais em 25 a 35%.

Dimensão de Eficiência: Redução do Tempo Sem Corte para Aumento da Produtividade

Porta-ferramentas modulares de troca rápida, dispositivos de ajuste de precisão e gerenciamento científico da vida útil das ferramentas podem ajudar a reduzir o tempo de inatividade das máquinas-ferramenta, o que é de grande importância para a usinagem automatizada e a entrega urgente de produtos encomendados . Nesse sentido, um sistema de ferramentas modular pode reduzir o tempo de troca de ferramentas de 15 minutos para 3 minutos.

Figura 1: Vários tipos de fresa

Como obter tolerâncias rigorosas com seus serviços de fresagem e torneamento CNC?

A obtenção de tolerâncias de ±0,01 mm ou superiores é o valor fundamental dos serviços de fresagem e torneamento CNC. Isso também avalia a precisão das máquinas-ferramenta, além de depender fortemente das estratégias de ferramental . Somente por meio da otimização combinada de ferramentas de corte, processos e ambientes é possível alcançar a precisão exigida na fabricação de alta qualidade.

Resistência à deformação por força de corte: a rigidez é a base da precisão.

A usinagem de peças de alta precisão envolve o cumprimento das normas ANSI/ASME B94.19 , com o uso de ferramentas de corte curtas e robustas. Na usinagem de cavidades profundas, é necessário o uso de dispositivos de fixação de ferramentas com balanceamento dinâmico e amortecimento de vibrações. Por exemplo, na usinagem de um furo 10 vezes maior que a peça usinada, o erro de retilineidade pode ser limitado a 0,005 mm/m.

Técnicas de microlubrificação e resfriamento: gerenciamento de temperatura para um desempenho confiável.

Ao usinar materiais de difícil usinagem, como ligas de titânio e aço inoxidável, os fluidos de usinagem comuns não são eficazes para atingir a borda da peça usinada.

O uso de usinagem por névoa ou tecnologia de resfriamento interno de alta pressão e revestimentos de usinagem oferece um controle eficaz sobre as temperaturas e a deformação térmica. A tecnologia de resfriamento interno de alta pressão pode reduzir as temperaturas de usinagem em mais de 40%, garantindo uma certa consistência na precisão da usinagem.

Gestão preditiva do desgaste de ferramentas: evitando riscos à precisão antecipadamente.

A variação de precisão pode ser considerada resultado do desgaste da ferramenta. As melhores empresas de fresagem CNC criaram modelos para prever a vida útil por meio da observação de dados de corte. A capacidade da JS Precision de monitorar dados permite variar a precisão em até ±0,002 mm.

Busca tolerâncias máximas? Entre em contato com a JS Precision através de nossa linha direta de atendimento e informe as tolerâncias e o material desejados. Um relatório gratuito de análise DFM será fornecido para auxiliar no desenvolvimento de uma estratégia de ferramentas e processos que garanta a obtenção das tolerâncias máximas.

A Importância dos Materiais: Como as Principais Empresas de Fresagem CNC Selecionam as Ferramentas Certas para Cada Trabalho

Cada material exige ferramentas muito diferentes, tornando as abordagens generalizadas irrelevantes. Empresas de fresagem CNC bem-sucedidas possuem soluções proprietárias. Os principais pontos de compatibilidade entre os três materiais mais comuns são os seguintes:

Ligas de alumínio: buscando eficiência e acabamento superficial.

As ligas de alumínio apresentam maior viscosidade e, portanto, exigem ferramentas com grandes ângulos de ataque e considerável espaço para remoção de cavacos. Ao adicionar um revestimento de polimento de AlCrN para evitar a formação de aresta postiça, é possível obter uma alta taxa de remoção de metal e uma superfície altamente polida , reduzindo assim o ciclo de usinagem de rodas de liga de alumínio no setor automotivo em 30%.

Aços inoxidáveis ​​e ligas para altas temperaturas: atendendo aos requisitos de resistência e resiliência.

É notável que o aço inoxidável e as ligas de alta temperatura apresentam dureza e tenacidade. Isso torna necessárias ferramentas altamente resistentes ao calor e ao desgaste para a usinagem. O uso de uma matriz de carboneto cimentado de grão fino com revestimento de TiAlN/AlTiN e arestas de corte é altamente eficaz e tem sido empregado com sucesso na usinagem de implantes médicos de aço inoxidável 316L.

Material compósito: tecnologia de ponta especializada anti-delaminação.

Os compósitos de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) são altamente abrasivos e apresentam baixa resistência interlaminar, sendo, portanto, imprescindível o uso de uma fresa de topo especializada com revestimento de PCD. O uso de arestas de corte afiadas pode auxiliar no corte das fibras. Na indústria aeroespacial , a porcentagem de redução de refugo pode cair para menos de 2%, partindo de um patamar anterior de 15% .

Figura 2: Fresa revestida com TiAlN

Parâmetros e estratégias-chave para serviços otimizados de fresagem e usinagem CNC

A coordenação dos parâmetros principais das ferramentas é fundamental para alcançar a melhor otimização nos serviços de fresagem e usinagem CNC. Uma combinação científica de estratégias deve garantir o equilíbrio entre eficiência, qualidade e custo.

Quantidade e flexibilidade das ferramentas de balanceamento

Gerenciar um grande acervo de ferramentas é dispendioso. A abordagem atual consiste em criar uma ferramenta central flexível, capaz de se adaptar à maioria das necessidades específicas com cabeçotes intercambiáveis, barras de extensão, etc., e que permita a produção de múltiplas variedades e em pequenos lotes . Essa abordagem da JS Precision pode reduzir o estoque de ferramentas em até 40% e atender a mais de 95% das necessidades de usinagem.

Otimização coordenada da taxa de avanço e da velocidade do fuso

Aumentar a velocidade do fuso por si só não resulta necessariamente em melhoria da eficiência. É necessário definir os parâmetros em conjunto, de acordo com a velocidade de corte e o avanço por dente ideais.

O corte de alta velocidade utiliza uma pequena profundidade de corte e um alto avanço , dependendo de ferramentas de alta rigidez e do desempenho dinâmico da máquina-ferramenta. Dessa forma, é possível melhorar a eficiência em 40% na usinagem de aço para matrizes.

Gestão e Simulação de Ferramentas Digitais

A integração de modelos 3D de ferramentas com valores de compensação no sistema CAM e na máquina-ferramenta permite a simulação virtual de prevenção de colisões. O gerenciamento digital de estoque e vida útil possibilita a aquisição e substituição precisas, um padrão da usinagem moderna . O tempo de corte de teste é reduzido em 60% e danos ao equipamento são evitados.

Que tipos de peças exigem a sinergia de fresagem e torneamento CNC?

No caso de peças complexas que contêm um corpo rotativo e um contorno irregular, o efeito sinérgico das vantagens da fresagem e torneamento CNC (fresagem e torneamento combinados) é muito grande, o que pode melhorar significativamente a precisão e a eficiência da usinagem.

Corpos de válvulas e conectores de alta precisão

Corpos de válvulas e conectores de alta precisão frequentemente apresentam sistemas de furos excêntricos e ranhuras complexas nas faces das extremidades. Um centro de torneamento e fresamento pode realizar as operações de torneamento, fresamento e rosqueamento em uma única configuração, evitando erros de fixação secundários. A usinagem de corpos de válvulas hidráulicas permite o controle de tolerâncias posicionais dentro de ±0,008 mm, alcançando uma taxa de aprovação de 99%.

Impulsores e Hélices

O impulsor e a hélice contêm superfícies complexas de forma livre, e a combinação de torneamento e fresamento permite a usinagem de precisão do contorno enquanto a peça gira, o que representa a solução ideal para uma fabricação eficiente e de alta precisão . O ciclo de usinagem de impulsores de motores aeronáuticos pode ser reduzido em 50%.

Eixos de precisão poliédricos

Eixos poliédricos de precisão exigem a formação de chavetas e a criação de superfícies planas. Convencionalmente, isso envolve várias etapas de fixação. Em máquinas de fresamento e torneamento, o eixo pode ser usinado por fresamento após o torneamento, reduzindo assim as etapas do processo e aumentando a precisão. A usinagem de precisão de eixos de motores permite a correção de erros de coaxialidade de até 0,005 mm e aumenta a eficiência em 35%.

Componentes complexos com problemas de precisão de fixação? Forneça seus desenhos 3D e a JS Precision avaliará a possibilidade de usinagem por fresamento e torneamento, oferecendo uma solução completa de usinagem.

Figura 3. Uma máquina CNC de torneamento e fresagem, conhecida por sua precisão e exatidão, pode combinar os dois processos e realizá-los simultaneamente.

Como as novas tecnologias de ferramentas irão transformar os serviços de fresagem e torneamento CNC?

A natureza em constante evolução da tecnologia de ferramentas continua a expandir as fronteiras dos serviços de fresagem e torneamento CNC , garantindo que as limitações da usinagem convencional sejam superadas para a modernização da manufatura de precisão.

Ferramentas inteligentes e monitoramento de processos

A tecnologia inteligente permite a integração de microssensores para o monitoramento das forças de corte, temperatura e outros fatores. Essa tecnologia interage com o sistema da máquina-ferramenta para garantir usinagem adaptativa, antecipar o desgaste dos componentes e aumentar a estabilidade da usinagem em 60%. A tecnologia garante um nível reduzido de refugo.

Aditivo e Subtrativo Híbrido

A manufatura híbrida aditiva e subtrativa combina a deposição de metal a laser com a usinagem de precisão logo em seguida. Isso pode ser usado para reparar peças caras e fabricar moldes com canais de resfriamento conformes, aumentando assim a eficiência de resfriamento em 40% e acelerando o processo de conformação.

Nanorevestimento e substrato personalizado

Os revestimentos ultranano promovem dureza superficial e lubrificação. Substratos de metal duro especializados podem ser adaptados a materiais específicos , prolongando a vida útil das ferramentas durante o processamento de ligas em altas temperaturas de 3 a 5 vezes.

Quer estar na vanguarda e aproveitar as vantagens da tecnologia de ferramentas inovadoras? Basta seguir as instruções do white paper tecnológico da JS Precision e aprender como sair na frente das tendências futuras na fabricação.

Estudo de Caso Real: Carcaças de Sensores Aeroespaciais, Alcançando um Aumento de 30% na Eficiência e Precisão de ±0,005 mm

Desafios do Cliente

A tarefa consistia em usinar a carcaça de um sensor em liga de alumínio 7075 , que possui um canal de fluxo estreito e profundo com relação de 8:1, parede fina de 0,8 mm e tolerância de ±0,005 mm. A solução de ferramental convencional anterior apresentava vibrações, flutuação dimensional superior a 0,01 mm, acabamento superficial do canal de fluxo com rugosidade Ra de 1,6 μm, tempo de ciclo de 8 horas por peça e taxa de rendimento de apenas 85%, o que inviabilizava a produção em massa.

Solução de Precisão JS

A JS Precision formou uma equipe técnica especializada e desenvolveu um plano de otimização três em um por meio de uma análise abrangente das características das peças e dos principais pontos problemáticos do processo:

1. Reengenharia de ferramentas:

Abandonando as ferramentas de uso geral, foi introduzida uma fresa de topo antivibração de alta rigidez e pequeno diâmetro para o acabamento de paredes finas, a fim de reduzir o impacto da força de corte na parede fina. Para canais de fluxo profundos e estreitos, foi projetada uma fresa de topo especial com pescoço longo e ponta arredondada de aresta afiada , e um sistema de refrigeração interna de alta pressão garante uma boa remoção de cavacos.

2. Reestruturação de Processos:

O método convencional de desbaste de contornos foi posteriormente substituído por uma abordagem de fresamento dinâmico, o fresamento trocoidal. Essa abordagem envolve o uso de grandes distâncias de avanço com pequenas profundidades de corte, garantindo forças de corte constantes, promovendo assim alta eficiência na usinagem de superfícies rugosas e, consequentemente, reduzindo o desgaste da ferramenta de usinagem.

3. Otimização de parâmetros:

Os valores de velocidade do fuso, taxa de avanço e profundidade de corte foram otimizados com precisão para cada etapa de torneamento e fresamento, começando pelas operações de desbaste, com base em uma biblioteca de parâmetros fornecida pelo fabricante da ferramenta e em um banco de dados de características de máquinas-ferramenta da JS Precision.

Resultado

• Aumento significativo de eficiência: o tempo de usinagem por peça diminuiu de 8 horas para 5,6 horas , ou 30%, devido ao aumento da eficiência no desbaste e às altas taxas de sucesso no processo de acabamento.
• Avanço em Precisão: As especificações de tolerância para paredes finas foram mantidas em ±0,005 mm e a planicidade das superfícies de montagem foi de 0,01 mm.
• Otimização de Qualidade e Custo: A qualidade da superfície atingiu um valor Ra de 0,8 μm e a taxa de rendimento melhorou para 99,5%, juntamente com uma redução de 15% no custo da ferramenta.

Você enfrenta desafios semelhantes na usinagem de peças complexas? Compartilhe os desafios do seu projeto e a JS Precision fornecerá soluções personalizadas para replicar os resultados de redução de custos e aumento de eficiência.

Figura 4. Diferentes tipos de alojamento de sensores.

Perguntas frequentes

P1: Como escolho as ferramentas de corte certas para meu projeto de usinagem CNC?

A escolha da ferramenta depende em grande parte do material a ser usinado, do tipo de detalhe a ser cortado, da precisão da tolerância e da potência disponível na sua máquina-ferramenta. É sempre recomendável consultar a gama básica oferecida por fornecedores de ferramentas de corte de boa reputação. Em aplicações mais complexas, recomenda-se consultar profissionais como a JS Precision para serviços de consultoria.

Q2: Em média, quanto do custo da ferramenta de corte pode ser representado pelo custo total da usinagem?

Embora o custo das ferramentas de corte normalmente varie de 3% a 8% do custo total da usinagem, ele contribui diretamente para o custo do tempo de máquina-ferramenta nos casos mais graves. Utilizar ferramentas de corte de qualidade superior para reduzir o tempo de usinagem resulta em um custo maior em comparação com outras opções, quando calculado em termos econômicos.

Q3: Quais são as principais características das ferramentas de corte utilizadas na usinagem de aço inoxidável?

Em particular, as propriedades da ferramenta de corte mais importantes para a usinagem de aço inoxidável são: alta rigidez para resistir às forças de corte , aresta de corte afiada para evitar o endurecimento por trabalho e camadas protetoras de alta temperatura com boa resistência ao calor (por exemplo, AlTiN).

Q4: É sempre necessário usar ferramentas especiais para usinagem de alta velocidade (HSM)?

Certo. As ferramentas HSM tendem a possuir especificações geométricas que ajudam a diminuir as forças de corte durante a operação. Os porta-ferramentas exigem um alto grau de precisão, como o HSK, juntamente com um maior grau de balanceamento dinâmico para um funcionamento suave em altas velocidades.

Q5: Quais são as considerações específicas que devem ser levadas em conta na seleção da cabeça de potência de fresagem em usinagem de fresamento e torneamento?

Deve-se prestar especial atenção à sua velocidade máxima, torque e capacidade de carga radial ou axial . Essas características devem ser compatíveis com a capacidade do eixo C ou da torre de usinagem da máquina-ferramenta, e a rigidez oferecida pela interface de fixação da ferramenta (CAPTO, HSK-E, etc.) precisa ser levada em consideração para garantir a estabilidade no processo de usinagem.

Q6: Por que seria necessário trabalhar com ferramentas menores do que o tamanho final do recurso?

A utilização de ferramentas menores para limpar os cantos garante a eliminação de qualquer material deixado por ferramentas maiores, que podem não alcançar esses cantos. Essa etapa é essencial para determinar as dimensões finais da peça.

Q7: Que tipo de suporte exclusivo a JS Precision oferece aos seus clientes?

Nosso serviço de suporte abrange todo o processo, desde a análise inicial de viabilidade e recomendações para a seleção do sistema até o gerenciamento do ciclo de vida do sistema e a configuração de parâmetros durante a produção. Nosso conhecimento acumulado do processo ajuda a eliminar abordagens de tentativa e erro e permite que você aplique as melhores práticas imediatamente.

P8: Qual é o processo para confirmar um pedido quando recebo uma cotação de usinagem CNC?

O processo é bastante simples. Assim que recebermos a confirmação do orçamento, enviaremos um pedido contratual, que deverá ser assinado por você, juntamente com um pagamento antecipado de 30 a 50%. Em seguida, iniciaremos o processo de aquisição de materiais e programação da produção, além de um painel de controle do projeto.

Resumo

A manufatura de precisão depende da estratégia de ferramentas como uma das variáveis ​​centrais que separam o sucesso do fracasso. Ao fazer isso, ela estabelece uma ligação entre materiais, máquinas-ferramenta e processos, transformando projetos em objetos físicos precisos.

A JS Precision entende isso muito bem. Nós não apenas fornecemos serviços de fresagem e torneamento CNC, mas também atuamos como uma extensão da sua equipe de produção: um parceiro de engenharia com profundo conhecimento e experiência em ferramentas.

A partir do momento em que você compartilha seus desenhos conosco , a estratégia de ferramentas é incluída na solução e garante, de forma fundamental, uma base sólida e eficiente para o projeto.

Aja agora e desbloqueie todo o potencial transformador da estratégia de ferramentas profissionais.

Entre em contato com os especialistas em processos da JS Precision para agendar uma análise de viabilidade de usinagem gratuita e receber recomendações preliminares de ferramentas para seu próximo componente crítico. Vamos colaborar para transformar seus projetos complexos em uma vantagem competitiva líder de mercado.