Torneamento e fresamento CNC de precisão: como escolher | JS Precision

A usinagem CNC de precisão, tanto em tornos quanto em fresadoras, é frequentemente a primeira opção para clientes do setor de manufatura.

Agora imagine um bocal de combustível para motor aeroespacial, no qual canais e roscas internas em uma liga de alta temperatura precisam ser usinados com alta precisão em nível micrométrico.

Ou, em outro exemplo, a cabeça de uma articulação de liga de titânio para um implante médico que exige um acabamento superficial espelhado para se encaixar perfeitamente no corpo humano. Ambos dependem desses dois poderosos processos de fabricação digital.

Isso pode resultar em custos exorbitantes, atrasos na entrega ou até mesmo desperdício de peças . Como muitos clientes compartilham o mesmo dilema, compilamos este guia para apresentar as principais diferenças, processos e cenários aplicáveis a esses dois métodos, para que você possa encontrar a solução mais adequada para o seu projeto.

Resumo da Resposta Principal

Fresagem ou torneamento CNC? O guia da JS Precision para ajudar você a escolher.

Com 12 anos de vasta experiência na área de usinagem CNC, a JS Precision atendeu mais de 500 clientes em diversos setores, como aeroespacial, médico, automotivo e de semicondutores.

Por exemplo, certa vez usinamos com precisão o encaixe de uma pá de motor de liga de titânio para uma empresa aeroespacial por meio de torneamento CNC de precisão. Obtivemos uma tolerância de ±0,008 mm e todas as mais de 2.000 peças entregues passaram por testes rigorosos.

Além disso, produzimos em massa juntas cirúrgicas robóticas em aço inoxidável 316L para clientes da área médica. Com qualidade garantida, essa produção em lote manteve uma produção mensal estável de mais de 2.000 peças, com uma taxa de aprovação consistentemente acima de 99,8%.

Também processamos encomendas de usinagem de rotores de turbocompressores para a indústria automotiva, utilizando torneamento CNC em conjunto com alimentadores automatizados para aumentar a eficiência da produção em 40%, ajudando o cliente a reduzir os prazos de entrega.

Estes exemplos e dados do mundo real representam nossa valiosa experiência acumulada em fresamento e torneamento CNC . Este guia é baseado nesses projetos reais e cada sugestão foi validada na prática. Você pode confiar nele para ajudá-lo a tomar as decisões certas.

Se você precisa de usinagem de peças para as indústrias aeroespacial, médica ou automotiva, o serviço de torneamento CNC de precisão da JS Precision atende às exigências de tolerâncias rigorosas e produção de alta eficiência. Basta nos fornecer os desenhos e podemos apresentar soluções rapidamente e iniciar a produção.

O que é torneamento CNC de precisão? Quais são as suas vantagens?

Ao se depararem com a usinagem CNC pela primeira vez, os clientes sempre perguntam o que é torneamento CNC de precisão. Trata-se de um processo de precisão cuja atividade central é a rotação da peça, que também é a principal característica do torneamento CNC.

Definição

A usinagem CNC de precisão é um processo no qual a peça é fixada no mandril do fuso e gira em alta velocidade. A ferramenta de corte se move linearmente ao longo de um caminho predeterminado para remover o excesso de material da peça, visando a produção de peças rotativas, como cilindros e cones. Isso permite um controle ideal das dimensões da peça, incluindo a qualidade da superfície.

Principais benefícios

• Excelente concentricidade: A conclusão de múltiplas operações de usinagem em uma única configuração garante alta concentricidade, atendendo aos requisitos para peças rotativas.
• Produção em lotes de alta eficiência: Em conjunto com um alimentador de barras, a produção pode ser deixada sem supervisão por 8 a 12 horas para reduzir os custos unitários.
• Excelente acabamento superficial: O corte contínuo produz facilmente uma superfície lisa com um valor Ra inferior a 0,8 e normalmente não requer polimento adicional.
• Relação custo-benefício: Para as peças rotativas, a eficiência da usinagem é de 30% a 50% maior em comparação com a fresagem, sendo, portanto, adequada para produção em lotes.

Figura 1: Torneamento CNC, um processo de usinagem que molda peças cilíndricas com o auxílio de tornos controlados por computador.

Desmistificando o processo de torneamento CNC: do projeto à peça

Após entenderem o que é torneamento CNC de precisão, muitos clientes ficam ansiosos para conhecer as etapas desde o projeto até a peça finalizada. Na verdade, o processo principal de torneamento CNC consiste em cinco etapas, cada uma com padrões rigorosos.

Etapa 1: Projeto Digital - Os clientes fornecem modelos CAD 3D em STEP, IGES ou desenhos 2D, especificando dimensões, tolerâncias, materiais e requisitos de superfície importantes para reduzir alterações posteriores.

Etapa 2: Programação - O software CAM gera o código da máquina a partir do modelo, controlando a velocidade do fuso e o percurso da ferramenta de acordo com o projeto.

Etapa 3: Fixação e ajuste da ferramenta - A peça bruta é fixada no mandril e, em seguida, utilizando um dispositivo de ajuste de ferramentas, a origem da ferramenta é definida, com calibração de erro para ≤ ±0,001 mm.

Etapa 4: Usinagem automatizada - A máquina-ferramenta torneia automaticamente diâmetros externos e fura orifícios internos de acordo com um programa, enquanto, simultaneamente, os engenheiros monitoram os processos em tempo real para garantir a consistência.

Etapa 5: Inspeção de Qualidade - As dimensões e as tolerâncias geométricas de todas as peças torneadas de precisão CNC são verificadas utilizando uma máquina de medição por coordenadas. A entrega só é efetuada após a aprovação na inspeção.

É igualmente verdade que, no contexto anterior, os serviços de torneamento CNC de precisão oferecidos pela JS Precision fornecem registros de cada etapa do processo de torneamento CNC para rastreamento, desde a revisão do projeto até a inspeção final, para sua tranquilidade.

Figura 2: Você pode converter arquivos de projeto eletrônico no formato CAD para um formato reconhecido por programas CAM.

Fresagem e torneamento CNC: uma comparação direta

Muitos clientes confundem torneamento CNC com fresamento CNC; no entanto, compreender as diferenças básicas pode ajudar a fazer essa distinção. Abaixo, apresentamos uma comparação em três aspectos:

1. Formas de Movimento Fundamentalmente Diferentes

• A usinagem CNC baseia-se no princípio de " movimento da peça com a ferramenta estacionária ", funcionando da seguinte forma: a peça gira a uma velocidade de 500 a 3000 rpm enquanto a ferramenta se move ao longo dos eixos X e Z.
• Fresagem CNC: Neste processo, "movimento da ferramenta com a peça estacionária", a ferramenta gira a 1000-10000 rpm enquanto se move ao longo dos eixos X, Y e Z.

2. Capacidade de Criação de Formas Geométricas

A tabela a seguir ilustra as diferenças na capacidade de usinagem dos dois processos:

3. Usinagem de Compósitos

Os modernos centros de torneamento CNC de alta precisão (centros de fresagem e torneamento CNC) integram duas tecnologias, adicionando funções aos eixos Y e C. Eles podem concluir a operação de peças rotativas e características assimétricas em uma única configuração, reduzindo o acúmulo de erros em 0,02 a 0,05 mm e diminuindo o tempo de produção. É um equipamento essencial para serviços de torneamento CNC de precisão.

Se você precisa usinar peças que combinam simetria rotacional com assimetria, o centro de torneamento CNC de alta precisão da JS Precision oferece uma solução integrada, eliminando a necessidade de diversas operações de fixação. Isso aumentará a precisão da peça. Basta fornecer os desenhos completos e nós desenvolveremos um plano de usinagem personalizado.

Fresagem e torneamento CNC: como fazer a escolha certa?

Após discutirmos as diferenças entre os processos e as tecnologias de compósitos, a questão mais importante é: "como escolher?". A chave aqui é a compatibilidade da peça. Abaixo, seguem algumas regras de seleção.

Regra de ouro na escolha de torneamento CNC

Escolha a usinagem CNC se as seguintes condições forem atendidas:

• O formato principal da peça é cilíndrico ou cônico , como por exemplo, eixos e buchas.
• As roscas internas e externas precisam ser usinadas com precisão, em particular nas especificações M2-M50.
• Há uma ênfase na produção em massa , o que exige maior eficiência e menores custos de mão de obra.

Regra de ouro para escolher uma fresadora CNC

Considere utilizar a fresagem CNC somente quando as seguintes condições forem atendidas:

• A peça contém planos, ranhuras, cavidades complexas ou superfícies curvas em 3D , como por exemplo, suportes e cascas.
• Os detalhes devem ser "esculpidos" em um bloco sólido, em vez de criar primeiro um bloco rotativo.
• Designs com características assimétricas e discretas , como furos multidirecionais e saliências.

Melhores práticas para lidar com a incerteza

Ao lidar com peças complexas, comunique-se com a JS Precision o mais cedo possível. Nossos engenheiros realizarão análises de fabricação, recomendando processos eficientes com base no formato da peça, no material e no tamanho do lote, e também poderão otimizar o projeto para reduzir custos.

Seja para usinagem CNC de grande porte ou fresagem CNC complexa, a JS Precision orgulha-se de oferecer soluções de fresagem e torneamento CNC de precisão, personalizadas para as suas peças. Basta nos enviar os desenhos, deixar que façamos a melhor seleção e lhe enviemos um orçamento o mais breve possível.

Figura 3: Fresagem e torneamento CNC - Com base na forma, material e tamanho do lote das peças, recomende processos eficientes.

Além do aço: que materiais podem ser usinados com precisão por torneamento CNC?

Muitos clientes perguntam se materiais especiais podem ser usinados por torneamento de precisão CNC. Na verdade, essa técnica pode ser aplicada a uma ampla gama de metais, plásticos de engenharia e materiais compósitos.

O Reino do Metal

• Grau aeroespacial: Ligas de alta temperatura, como as ligas de titânio (Ti-6Al-4V) e Inconel 718, exigem ferramentas especiais de metal duro para lidar com o endurecimento por deformação.
• Grau Médico: Os materiais biocompatíveis incluem o uso de aço inoxidável 316L e ligas de titânio como o Ti-6Al-4V, com fluidos de corte de grau médico para evitar contaminação.
• Grau Industrial: Inclui ligas de alumínio como 6061, 7075, ligas de cobre, aço carbono, aço inoxidável 304, 316, etc., a baixo custo e com ampla gama de aplicações.

Plásticos de engenharia e materiais compósitos adequados para aplicações de isolamento, resistência ao desgaste e à corrosão incluem PEEK, Dellin, nylon e PTFE.

Desafios e Soluções

Os desafios da usinagem de diferentes materiais incluem a baixa condutividade térmica, que leva a altas temperaturas no caso de ligas de titânio, o possível emaranhamento de cavacos no caso do aço inoxidável e a maior suscetibilidade à deformação de materiais plásticos. Os percursos e parâmetros da ferramenta são ajustados com o software JS Precision para garantir a obtenção de usinagem CNC de precisão com qualidade.

Se você precisa de peças usinadas com precisão em CNC para processar materiais especiais, sejam superligas resistentes a altas temperaturas ou plásticos de engenharia resistentes à corrosão, os serviços de usinagem CNC de precisão da JS Precision podem atendê-los. Possuímos vasta experiência em processamento de materiais para garantir que a qualidade das peças atenda aos padrões da indústria.

Por dentro de um centro de torneamento CNC de alta precisão: o coração da manufatura moderna.

A precisão na usinagem CNC depende de um centro de torneamento CNC de alta precisão. Seus principais componentes e respectivos funcionamentos são discutidos a seguir:

1. Eixo-árvore: É o núcleo da potência rotacional, cuja rigidez e precisão determinam diretamente a qualidade da usinagem. Equipado com um eixo-árvore de rolamento cerâmico de alta precisão , com erro de excentricidade radial ≤ ±0,001 mm e faixa de velocidade de 100 a 6000 rpm, nosso equipamento garante a coaxialidade rotacional da peça.

2. Torreta: Pode transportar de 8 a 12 ferramentas diferentes, incluindo ferramentas de torneamento externo e ferramentas de mandrilamento interno, para trocas rápidas e automatizadas de ferramentas com um tempo de troca de 0,5 a 1 segundo. Pode ser usada para realizar processos complexos como torneamento de diâmetros externos e mandrilamento de furos internos. A eficiência aumenta consideravelmente.

3. Guias lineares e fusos de esferas: Garantem a linearidade e a precisão de posicionamento do movimento da ferramenta. Utilizam guias lineares e fusos de esferas de alta precisão. O erro de paralelismo das guias lineares é ≤ 0,002 mm/m, e o erro de passo do fuso é compensado e calibrado a laser.

4. Sistema CNC: Este é o "cérebro" da máquina , que interpreta o código G e envia sinais para controlar cada movimento da máquina. Utilizamos sistemas de ponta da Fanuc ou Siemens com resposta rápida e monitoramento online, auxiliando no diagnóstico de falhas.

5. Estrutura da Base: A base de ferro fundido de alta qualidade (HT300) absorve eficazmente as vibrações e passa por dois tratamentos de envelhecimento para reduzir a deformação por tensão interna, garantindo o funcionamento estável da máquina-ferramenta a longo prazo. A degradação da precisão é ≤±0,005 mm após 5 anos ou mais.

Estudo de caso: Como a JS Precision economizou 40% em uma montagem complexa

A teoria por si só não basta, por isso, permita-me apresentar um estudo de caso real para mostrar como aplicamos as tecnologias de torneamento de precisão CNC e de fresamento-torneamento composto para resolver problemas práticos dos clientes e economizar dinheiro para eles.

Dificuldades enfrentadas pelos clientes

Há um ano, fomos contatados por um fabricante de equipamentos ópticos. Um componente essencial de seu instrumento de medição a laser foi originalmente projetado para ser montado a partir de cinco peças independentes usinadas em CNC de precisão, incluindo buchas, pinos de conexão, etc., fixadas por quatro parafusos.

Este componente apresentava três problemas graves:

• Os erros cumulativos das peças montadas, de mais ou menos 0,02 mm, resultarão em um total de mais ou menos 0,1 mm em cinco peças. Com o desalinhamento do feixe de laser, o desempenho óptico fica instável, e apenas 85% dos produtos atendem aos padrões.
• O processo de montagem exigia dois funcionários dedicados, cada um capaz de montar apenas 50 conjuntos por dia, aumentando os custos de mão de obra em US$ 5.000 por mês.
• A estrutura de conexão por parafuso não possui resistência estrutural, o que pode causar o afrouxamento das peças durante o transporte, resultando em uma taxa de reclamações de 10%.

JS Precision Solution

Após recebermos os desenhos, nossos engenheiros realizaram uma análise detalhada de viabilidade de fabricação e constataram que os pontos de conexão dessas 5 peças poderiam ser integrados sem usinagem separada. Portanto, para uma solução de fabricação integrada, recomendamos um centro de torneamento CNC de alta precisão equipado com recursos de fresamento e torneamento de 5 eixos:

A peça deve primeiro passar por torneamento CNC para seu corpo rotativo, em seguida, utilizar as funções dos eixos Y e C da máquina-ferramenta para fresar os planos necessários e posicionar os furos de conexão, e finalmente realizar as roscas. Isso resolve completamente o problema em uma única fixação, sem necessidade de montagem adicional.

Para garantir a precisão do percurso óptico do laser, também otimizamos os parâmetros de corte , aumentando a velocidade do fuso para 3000 rpm e utilizando ferramentas de metal duro de grão ultrafino para reduzir o impacto das vibrações causadas durante o corte na precisão da peça.

Entretanto, introduzimos uma etapa de medição online no processo de usinagem. A cada 10 peças usinadas, uma sonda verifica as dimensões críticas para garantir que o erro seja controlado dentro de ±0,005 mm.

Resultados e dados

Ao implementar a solução, o cliente percebeu importantes benefícios para o negócio:

• O número de componentes foi reduzido de 5 para 1 única peça integrada, o processo de montagem foi completamente eliminado, assim como a necessidade de trabalhadores dedicados à montagem.
• Os custos totais de fabricação foram reduzidos em 40% (incluindo uma redução completa de US$ 5.000 por mês em custos de mão de obra), com uma redução de 15% no desperdício de material resultante da diminuição do número de peças. O número de peças foi reduzido de 5% para 3,25%.
• Aumento da resistência das peças em até 25% (comprovado por testes de tração: força de ruptura aumentada de 500 N para 625 N), evitando problemas relacionados ao afrouxamento durante o transporte e melhorando a taxa de aprovação do desempenho óptico do equipamento para 99,5%.
• O ciclo de produção foi reduzido de 3 semanas (1 semana para processamento + 2 semanas para montagem) para menos de uma semana, permitindo assim que o cliente respondesse às demandas do mercado com mais rapidez. O volume de pedidos aumentou 20% em 3 meses.

Figura 4: Manga de torneamento CNC de precisão

Quais setores industriais dependem de peças usinadas com precisão por CNC?

A usinagem CNC de precisão tem ampla aplicação, sendo essencial para diversos setores industriais na fabricação de componentes principais. A seguir, apresentamos uma introdução aos principais setores de aplicação e às peças usinadas por usinagem CNC de precisão .

1. Aeroespacial: As peças precisas e confiáveis que o setor exige, incluindo encaixes de pás de motores, componentes de trens de pouso e núcleos de válvulas hidráulicas, demandam fabricação de precisão para permitir a operação normal em ambientes extremos.

2. Dispositivos médicos: Requerem alta biocompatibilidade e precisão, como eixos de articulações em robôs cirúrgicos, parafusos ósseos, implantes dentários e engrenagens de bombas de insulina, afetando a segurança do equipamento.

3. Indústria Automotiva: Rotores de turbocompressor, eixos de caixa de câmbio e bicos injetores de combustível produzidos em massa e duráveis afetam diretamente o desempenho do veículo e o consumo de combustível.

4. Semicondutores e Óptica: Requerem componentes de precisão em nível micrométrico, como suportes de wafers, cilindros de lentes ópticas e cavidades de laser, para evitar afetar o desempenho do equipamento.

5. Defesa e Energia: Requer componentes que suportem condições operacionais severas, incluindo eixos de precisão para sistemas de orientação de mísseis, rolamentos para drones e núcleos de válvulas para petróleo e gás, a fim de garantir a estabilidade do equipamento.

Perguntas frequentes

P1: Quais são as tolerâncias que o torneamento CNC de alta precisão normalmente pode suportar?

Geralmente, a precisão é de ±0,025 mm e, em aplicações aeroespaciais , de ±0,005 mm ou melhor em aplicações exigentes, dependendo do tamanho e do material da peça.

Q2: Uma mesma peça pode ser processada utilizando tanto o torneamento CNC quanto a fresagem?

Sim, isso é muito comum. O corpo principal da parte rotativa, em geral, é fabricado por torneamento CNC, e então características assimétricas, como planos e furos, são usinadas por fresamento CNC.

P3: Quais formatos de arquivo preciso fornecer para um orçamento de torneamento CNC?

Preferimos arquivos 3D STEP ou IGES, juntamente com desenhos 2D em PDF/DWG. No arquivo, as principais dimensões e tolerâncias devem ser especificadas para que possamos fornecer um orçamento preciso.

Q4: Quais são as vantagens de usar um centro de torneamento multieixos?

Os centros de torneamento multieixos podem concluir todas as operações de usinagem em uma única configuração, reduzindo o acúmulo de erros, diminuindo o tempo de entrega e permitindo a fabricação de peças com geometrias mais complexas .

Q5: Quais materiais não são adequados para torneamento CNC?

Materiais altamente elásticos, como borracha macia, e materiais muito quebradiços e duros, como cerâmica, geralmente não podem ser usinados por torneamento CNC tradicional devido a potenciais problemas de qualidade.

Q6: Como posso reduzir o custo das minhas peças torneadas em CNC?

Os custos podem ser reduzidos através da otimização do projeto, como evitar tolerâncias muito apertadas, escolher materiais adequados e permitir a produção em lotes para distribuir os custos de preparação.

Q7: Qual é o papel do fluido de corte no processo de torneamento CNC?

O fluido de corte lubrifica, reduz a temperatura de corte e remove os cavacos, prolongando assim a vida útil da ferramenta e garantindo a qualidade da superfície da peça.

Q8: Qual a diferença entre fresagem de 5 eixos e fresagem de 3 eixos?

No caso da fresagem de 5 eixos, a ferramenta pode se aproximar da peça de trabalho por qualquer ângulo. Isso possibilita usinar até mesmo superfícies muito complexas sem a necessidade de reposicionamento da peça. Consequentemente, obtém-se maior precisão e eficiência em comparação com a fresagem de 3 eixos.

Resumo

No âmbito da manufatura de precisão, a escolha criteriosa entre fresagem e torneamento CNC é fundamental para o sucesso do projeto, o controle de custos e a obtenção de desempenho superior. Essas decisões exigem amplo conhecimento técnico aliado à atenção aos mínimos detalhes.

Seja seu projeto um elegante corpo rotativo ou um poliedro complexo, a equipe especializada da JS Precision e seus avançados equipamentos de torneamento e fresagem CNC de alta precisão estão prontos para fornecer uma solução completa em serviços de torneamento CNC de precisão.

Pare de adivinhar e deixe os especialistas liderarem. Você fornece os requisitos da sua peça e nós fabricamos peças torneadas CNC de alta precisão para você, ajudando seus projetos a avançarem com orçamentos rápidos e ciclos de produção reduzidos.