Torneamento CNC de Precisão: Soluções para Usinagem de Peças de Eixo Complexas

Em um marca-passo cardíaco, existe um eixo de acionamento em liga de titânio com apenas 0,8 mm de diâmetro, que exige uma precisão de posicionamento de 5 micrômetros. Por outro lado, há a roda cicloidal embutida no redutor do ventrículo direito de um robô industrial, cujo erro de contorno deve ser controlado dentro de 3 micrômetros.

A moderna tecnologia de torneamento CNC de precisão está derrubando progressivamente uma barreira após a outra na fabricação, algo que antes era considerado impossível.

Este artigo irá explorar como essa tecnologia permite que componentes complexos de eixos passem de desenhos de projeto a objetos físicos perfeitos, ajudando você a encontrar trajetórias de usinagem confiáveis. Através desse sistema de torneamento CNC de precisão consolidado, diversas necessidades de usinagem de componentes de eixos complexos podem ser atendidas.

Resumo da Resposta Principal

Usinagem de eixos de alta complexidade: a força da JS Precision Turning

Muitos problemas complexos na usinagem de peças de eixos de precisão dependem da experiência para sua solução, e a JS Precision possui vasta experiência nesse campo. Com mais de 15 anos de experiência em torneamento CNC de precisão, a JS Precision atende clientes de todos os setores e áreas de aplicação, incluindo os setores médico, aeroespacial e automotivo.

Por exemplo, a JS Precision também usinou eixos de Inconel para um cliente do setor aeroespacial com 15 mm de diâmetro e 120 mm de comprimento, atingindo uma circularidade de 1,2 μm. Além disso, usinou eixos de sensores em aço inoxidável 316 para um cliente que fabrica eletrônicos automotivos, com 5 mm de diâmetro e 80 mm de comprimento, atingindo uma rugosidade superficial de Ra 0,4 μm.

Os exemplos acima são apenas alguns dos muitos projetos bem-sucedidos realizados pela JS Precision. A empresa consegue trabalhar com eixos de 0,5 mm a 300 mm de diâmetro, abrangendo diversos materiais de difícil usinagem, como ligas de titânio, aço inoxidável e ligas de alumínio.

Este guia resume anos de experiência prática da JS Precision. Cada sugestão e método foi verificado em produção real, garantindo profissionalismo e praticidade.

A JS Precision possui vasta experiência em torneamento CNC de precisão e, portanto, pode trabalhar com eixos feitos de uma ampla variedade de materiais de difícil usinagem. Se você tiver alguma necessidade, basta enviar os desenhos da peça e rapidamente lhe ofereceremos um orçamento detalhado e iniciaremos um processo de usinagem eficiente.

Principais vantagens das peças torneadas por CNC de precisão

A usinagem CNC é preferida na fabricação de peças complexas de eixos devido às seguintes vantagens principais:

• Extrema precisão e repetibilidade: Controlado pelo sistema CNC, o trabalho em conformidade com o projeto digital predefinido elimina erros humanos. Seja a primeira ou a centésima, cada peça torneada por CNC se encaixa precisamente no projeto para atender aos requisitos de precisão do lote.
• Eficiência de produção incrível: Os programas predefinidos permitem que os tornos CNC operem em regime de produção contínua 24 horas por dia, 7 dias por semana, com uma necessidade mínima de mão de obra no local. Ideal para encomendas de grande volume, pois quanto maior o volume de produção, maior a vantagem no custo unitário.
• Sofisticação incomparável: as funções de furação, fresagem e rosqueamento são integradas aos modernos centros de fresagem e torneamento para oferecer "configuração única e usinagem completa", liberando totalmente as peças das restrições de projeto.
• Qualidade de superfície superior: Os parâmetros de corte otimizados e os percursos de acabamento da ferramenta permitem que as peças atinjam superfícies quase polidas diretamente, reduzindo assim os processos de retificação subsequentes.

A seguir, apresentamos uma comparação entre o torneamento CNC e o torneamento convencional para demonstrar visualmente as vantagens:

Este modo de processamento eficiente permite que cada lote de peças torneadas por CNC mantenha uma qualidade estável, adaptando-se totalmente aos rigorosos requisitos da fabricação de alta tecnologia.

Se você precisa de peças torneadas em CNC de alta qualidade, o serviço de Torneamento CNC de Precisão oferecido pela JS Precision é a sua melhor escolha. Podemos utilizar plenamente nossas vantagens técnicas para lhe proporcionar uma produção eficiente. Após a confirmação do seu pedido, informaremos prontamente sobre o andamento da produção, para que você possa aguardar com tranquilidade.

Figura 1: O processo de torneamento CNC envolve a fixação da matéria-prima no torno, onde ela gira enquanto uma ferramenta de corte de ponto único se move paralelamente ao eixo de rotação, moldando o material de acordo.

O que torna as ferramentas essenciais na usinagem CNC de precisão?

Na usinagem CNC de precisão, a ferramenta determina a exatidão, a eficiência e a qualidade da usinagem. Os fatores essenciais a serem considerados são:

Projeto específico para cada material: Ferramentas projetadas de acordo com as propriedades do material da peça. Por exemplo, ligas de titânio exigem ferramentas com alta dureza e resistência a altas temperaturas, enquanto que para ligas de alumínio, as ferramentas devem apresentar bom desempenho na remoção de cavacos; portanto, seus parâmetros microgeométricos são diferentes.

Sistema de Rigidez Extrema: Baseado em sistemas de fixação de alta precisão, como um porta-ferramentas termocontrátil, após o resfriamento, o porta-ferramentas aquecido fixa firmemente e suprime as microvibrações em altas velocidades, melhorando assim a precisão da usinagem.

Controle de quebra de microcavacos: A precisão no projeto da ranhura garante que a quebra dos cavacos ocorra dentro dos parâmetros definidos durante o corte em nível micrométrico, sem emaranhamento da ferramenta ou da peça, para uma usinagem suave.

Monitoramento e gerenciamento inteligentes: monitoramento do desgaste da ferramenta em tempo real e durante o processo, previsão da vida útil e substituição oportuna antes que ocorra deterioração da qualidade, garantindo a estabilidade da usinagem e a uniformidade da qualidade das peças.

Na JS Precision, damos grande ênfase à seleção e ao gerenciamento de ferramentas em torneamento CNC de precisão , utilizando ferramentas otimizadas para peças fabricadas em diversos materiais. Ao escolher nossos serviços, você desfrutará de uma experiência de usinagem tranquila e eficiente. Podemos desenvolver rapidamente uma solução de ferramentas assim que recebermos suas especificações.

Figura 2: Ferramentas de corte de alta qualidade são essenciais para alcançar precisão na usinagem CNC.

Como projetar dispositivos de fixação avançados para peças torneadas CNC complexas

A usinagem de peças torneadas complexas em CNC exige ferramentas avançadas para manter a precisão. Os principais métodos de projeto incluem:

• Princípio de Referência Unificada: O método de estabelecer uma referência estável com a regra de posicionamento de seis pontos pode reduzir os erros de conversão de referência, garantindo a precisão posicional das características de usinagem.
• Controle de deformação em paredes finas: O mandril expandido hidraulicamente aplica pressão radial uniforme, resultando em deformação < 5 μm. A expansão hidráulica se adapta à parede interna da peça, prevenindo deformações localizadas.
• Solução antivibração para eixos finos: As mudanças em tempo real nas condições de vibração permitem um ajuste imediato na rigidez de suporte de um porta-ferramentas inteligente magnetorreológico. A variação na viscosidade do fluido magnetorreológico controla a vibração e, assim, gerencia a precisão da usinagem.
• Peças personalizadas com formatos irregulares: O design com otimização topológica dos mandris dedicados se adapta perfeitamente à superfície de peças com formatos irregulares, garantindo uma fixação confiável e evitando o deslocamento durante a usinagem.

A tabela a seguir reflete várias soluções de ferramentas com seus respectivos cenários e efeitos aplicáveis:

Esses projetos podem resolver eficazmente o problema de fixação na usinagem de peças torneadas por CNC e fornecer suporte estável para a usinagem de alta precisão de peças complexas.

A JS Precision projeta ferramentas avançadas para peças torneadas em CNC complexas, garantindo precisão na usinagem. Se você tiver requisitos especiais para a usinagem de peças, como formatos irregulares ou paredes finas, entre em contato conosco. Podemos personalizar uma solução de ferramentas dedicada para você e agilizar a produção após a confirmação do pedido.

Superando o Desafio: Usinagem CNC de Precisão em Titânio

Desafios e soluções para torneamento CNC de precisão em titânio:

• Desafios da Gestão Térmica: Devido à baixa condutividade térmica da liga de titânio, pode ocorrer acúmulo de calor durante o corte. O fluido refrigerante de alta pressão é injetado diretamente na zona de corte para dissipar rapidamente o calor ou controlar a temperatura para garantir a estabilidade dimensional.
• Controle do endurecimento por deformação: Parâmetros de corte ideais, com velocidades mais baixas e taxas de avanço adequadas, são utilizados com base nas características da liga de titânio para minimizar o endurecimento superficial por deformação e o desgaste da ferramenta.
• Gerenciamento da Reatividade Química: As ligas de titânio tendem a reagir facilmente com as ferramentas de corte em altas temperaturas. Ferramentas especiais, como as de metal duro de grão ultrafino, foram selecionadas para resistir a essa reação química e aumentar a vida útil da ferramenta.
• Compensação da Deformação Elástica: O módulo de elasticidade das ligas de titânio é pequeno e elas se deformam facilmente. Durante o projeto, são adicionadas quantidades de compensação predefinidas. Os valores de deformação serão calculados com base em simulações e experiência . Os ajustes serão realizados durante a programação.

Essas soluções específicas resolvem eficazmente as dificuldades de usinagem do torneamento CNC de precisão em titânio e possibilitam a produção em massa de peças de eixo em liga de titânio.

Como otimizamos o processo de torneamento CNC para eixos complexos

A otimização do processo de torneamento CNC é fundamental para melhorar a qualidade da usinagem de peças complexas de eixos. A JS Precision otimiza o processo das seguintes maneiras:

1. Início Digital:

Ao receber o modelo 3D da peça, os técnicos analisarão os dados para definir parâmetros de usinagem adequados. Simultaneamente, será realizada uma análise completa de projeto para fabricação, a fim de verificar se a estrutura da peça atende aos requisitos de usinagem. Quaisquer problemas encontrados serão corrigidos e comunicados ao cliente imediatamente.

2. Programação Inteligente:

No processo de programação CAM, o sistema não apenas gera trajetórias de ferramentas precisas, mas também realiza verificações de colisão para evitar colisões entre ferramentas e máquinas-ferramenta, dispositivos de fixação ou peças. Além disso, os parâmetros de corte são otimizados com base no material da peça e nos requisitos de usinagem, o que garante a máxima eficiência na usinagem, mantendo a qualidade do resultado final.

3. Processo de Manufatura Enxuta:

• Desbaste: Este processo envolve uma grande profundidade de corte e uma alta taxa de avanço para remover o excesso de material da superfície da peça, que será usinada posteriormente.
• Semiacabamento: De acordo com os requisitos de acabamento, a sobremedida de usinagem das peças é mantida uniforme para evitar erros durante o acabamento devido a uma sobremedida irregular.
• Acabamento: Com ferramentas de corte totalmente novas, um método de usinagem com pequena profundidade de corte, alta velocidade e avanço lento é empregado para garantir que as peças atinjam a precisão dimensional e o acabamento superficial finais.

4. Inspeção online:

Durante o processo de usinagem, com o auxílio de uma sonda, as dimensões principais das peças são medidas automaticamente. Caso seja detectado algum desvio dimensional , o sistema compensa o desgaste da ferramenta em tempo real, garantindo a precisão dimensional de cada peça.

Esta solução completa de otimização do processo de torneamento CNC pode melhorar significativamente a taxa de qualificação de usinagem de peças complexas de eixos e reduzir o ciclo de produção.

Figura 3: O torneamento de precisão CNC é totalmente automatizado, com velocidades ajustáveis ​​para maior precisão, eliminando a necessidade de modelagem manual.

Estudo de Caso da JS Precision: Usinagem de Precisão de um Eixo de Transmissão em Liga de Titânio para um Robô Médico em Miniatura

Requisitos do cliente

Uma empresa de equipamentos médicos solicitou um eixo de transmissão em liga de titânio (Ti-6Al-4V) para um robô cirúrgico. A peça tem apenas 3 mm de diâmetro e 50 mm de comprimento.

Além de ser pequena, a peça também requer múltiplas roscas em miniatura com diferentes passos, uma came excêntrica e um furo de 15 mm de profundidade para reduzir seu peso. Sua circularidade geral deve ser inferior a 2 μm e a rugosidade superficial deve atingir Ra 0,4 μm. O primeiro lote de 100 peças será entregue em até duas semanas.

Principais desafios

• Primeiramente, a liga de titânio, como material, é difícil de usinar e sofre endurecimento por deformação plástica com facilidade, além de acumular calor durante o corte. Essa peça muito pequena exige um controle ainda maior dos parâmetros de corte.
• A peça de trabalho é esbelta, com uma grande relação comprimento/diâmetro de 16,7, por isso deforma-se e vibra facilmente sob as forças de corte , afetando a precisão da usinagem.
• Além disso, esta peça é caracterizada por uma série de detalhes complexos, onde o passo mínimo da rosca é de 0,5 mm e a excentricidade da came excêntrica é de 0,3 mm. É extremamente difícil manter a precisão da posição relativa entre todos os detalhes usinados em uma única fixação.
• Por fim, a relação comprimento/diâmetro do furo profundo com redução de peso chega a 5, o que dificulta a remoção de cavacos durante a perfuração e pode facilmente levar a paredes do furo ásperas ou à quebra da broca.

Solução de precisão da JS Precision

Para todos esses problemas, a JS Precision tem uma solução completa.

Ferramentas: Um mandril de expansão hidráulica em miniatura foi projetado e fabricado, com o comprimento de sua seção de fixação rigorosamente controlado em 8 mm para fornecer força de fixação suficiente para segurar a peça firmemente, mas sem sobreposicioná-la.

Seleção de Equipamentos: Utilizando um torno longitudinal tipo suíço, cujo fuso é de alta precisão e o porta-ferramentas é motorizado, é possível realizar todas as operações de torneamento de diâmetro externo, usinagem de roscas, fresamento excêntrico e furação profunda em uma única fixação. Dessa forma, o erro de fixação pode ser reduzido.

Ferramentas e Refrigeração: São utilizadas ferramentas de corte de liga microdura otimizadas para ligas de titânio, com arestas de corte especialmente tratadas para maior nitidez. Um sistema de refrigeração de alta pressão de 70 bar garante a remoção suave dos cavacos e controla eficazmente a geração de calor durante o corte.

Inspeção de qualidade: Um sistema de inspeção visual de alta resolução é integrado ao processo de usinagem para realizar a inspeção de 100% das dimensões críticas da peça e da qualidade da superfície na máquina , permitindo a detecção e correção oportunas de problemas.

Resultados e Valor

Com todas as soluções acima, a JS Precision entregou o primeiro lote de 100 peças em 12 dias, dois dias antes do prazo de entrega exigido pelo cliente. As peças entregues estavam totalmente em conformidade com os desenhos: circularidade controlada dentro de 1,5 μm e rugosidade superficial de Ra 0,3 μm, muito além das expectativas do cliente.

O cliente recebeu componentes essenciais que podem ser montados diretamente, sem necessidade de processamento adicional, o que economizou um tempo precioso para o lançamento bem-sucedido de seus dispositivos médicos de alta tecnologia e estabeleceu uma base sólida para uma cooperação de longo prazo entre as duas partes.

A JS Precision resolve com eficiência os desafios de usinagem de peças torneadas CNC de precisão, tomando como exemplo um eixo de transmissão específico para um robô médico em miniatura. Se você tiver peças mais complexas que necessitem de usinagem, entre em contato conosco e nos envie seus desenhos para obtermos uma solução. Entregaremos rapidamente após a confirmação do seu pedido.

Figura 4: Eixo de transmissão em liga de titânio (Ti-6Al-4V)

Como identificar um fabricante qualificado de peças torneadas de precisão?

Escolher um fabricante qualificado de peças torneadas de precisão exige uma avaliação multidimensional para garantir que ele atenda às suas necessidades de usinagem:

Matriz de Capacidade Técnica: Inclui equipamentos avançados, banco de dados de processos e equipe técnica. Equipamentos avançados são a base da precisão, uma biblioteca de processos abrangente fornece soluções consolidadas e uma equipe profissional resolve desafios técnicos.

Profundidade do Sistema de Qualidade: A certificação ISO 9001 não substitui os sistemas rigorosos exigidos pela IATF 16949, nem fornece registros padronizados de inspeção de qualidade em toda a cadeia de valor, desde as matérias-primas até os produtos acabados.

Acumulação de experiência industrial: Os requisitos para componentes variam significativamente entre os diferentes setores. Dê preferência a fabricantes que já tenham casos de sucesso no setor em questão — por exemplo, o setor médico ou aeroespacial — pois eles compreendem em detalhes as necessidades específicas desse setor.

Mecanismo para Melhoria Contínua: É necessário estabelecer um sistema de otimização de processos em circuito fechado baseado em big data. A análise de dados será utilizada para otimizar os processos e promover a qualidade e a eficiência.

A Vantagem JS: Seu Parceiro para Peças Usinadas em CNC de Precisão Complexa

Como empresa especializada na usinagem de peças torneadas CNC de precisão , a JS Precision possui diversas vantagens essenciais que a tornam uma parceira confiável:

Profundidade técnica:

As oficinas de alta precisão da JS Precision são equipadas com hardware avançado de alto desempenho, como tornos longitudinais tipo suíço e equipamentos de teste de alta precisão. Possuímos uma vasta base de conhecimento em processos que envolvem materiais de difícil usinagem, como ligas de titânio e Inconel, e geometrias complexas.

No caso de peças de Inconel, por exemplo, foi desenvolvido um conjunto exclusivo de parâmetros de corte e soluções de refrigeração que podem melhorar efetivamente a eficiência e a qualidade da usinagem.

Compromisso com a Qualidade:

A JS Precision considera "zero defeitos" uma meta alcançável e implementou um sistema de controle de qualidade em todo o processo. Começando pela aquisição de matérias-primas, cada lote é verificado por meio de testes de desempenho e composição. Durante o processo, é realizada uma inspeção online em tempo real para cada dimensão e, antes de sair da fábrica, cada peça é verificada detalhadamente quanto às dimensões e aparência.

Modelo de cooperação:

A JS Precision pode participar do desenvolvimento do projeto o mais cedo possível para fornecer aos clientes consultoria gratuita em DFM (Design for Manufacturing). A partir dos desenhos das peças, analisamos as dificuldades do processo, oferecemos sugestões de otimização e auxiliamos os clientes na redução dos custos de produção e no encurtamento do ciclo de desenvolvimento.

Entrega confiável:

A JS Precision compreende profundamente a importância do prazo de entrega para os clientes. Através de uma gestão científica da cadeia de suprimentos e um planejamento de produção eficiente, garantimos a entrega pontual .

Organizamos racionalmente a sequência de produção de acordo com o status do pedido do produto, acompanhamos a aquisição de matéria-prima e o progresso da produção em tempo real e comunicamos prontamente aos clientes em caso de circunstâncias especiais para encontrar soluções em conjunto.

Perguntas frequentes

Q1: Qual a rugosidade superficial que pode ser alcançada através do torneamento de precisão?

O processo geral de torneamento de precisão da JS Precision permite atingir uma rugosidade superficial de Ra 0,4 μm. Após processos subsequentes, como a conformação por rolos, a rugosidade superficial pode chegar a Ra 0,1 μm ou até mesmo ser melhor , resultando em um acabamento espelhado, atendendo à maioria dos requisitos de alta precisão.

Q2: Quais são as principais vantagens do torneamento de precisão em comparação com a retificação?

A usinagem de precisão permite a criação de formas complexas em uma única configuração, com maior eficiência e o mesmo acabamento espelhado. É também particularmente adequada para a integração de múltiplos processos, reduzindo as trocas de equipamentos, garantindo tolerâncias geométricas mais rigorosas e diminuindo os custos de usinagem.

P3: Que tamanho de peças torneadas em CNC vocês conseguem processar?

Os equipamentos da JS Precision são capazes de processar peças torneadas em CNC com diâmetros de 0,5 mm a 300 mm . Dessa forma, a empresa oferece serviços de usinagem de precisão tanto para micropeças quanto para peças de grande porte.

Q4: Quais são as diferenças nos parâmetros ao tornear diferentes tipos de aço inoxidável, por exemplo, 303 versus 316?

O aço inoxidável 303 contém enxofre e é fácil de cortar; a JS Precision utilizará uma taxa de avanço mais alta. O aço inoxidável 316 é mais resistente e as ferramentas precisam ser mais afiadas, com velocidades mais baixas e refrigeração de alta pressão para garantir a quebra de cavacos e a qualidade da superfície.

Q5: O torneamento de precisão é adequado para prototipagem de pequenos lotes?

A usinagem de precisão é ideal para prototipagem em pequenos lotes, pois o torneamento CNC não exige moldes especiais. Os protótipos podem ser produzidos rapidamente após a programação, atendendo às necessidades de verificação iterativa e produção em lotes de pequeno e médio porte, economizando tempo e custos.

Q6: Quais materiais vocês apoiam?

A JS Precision oferece serviços de torneamento de precisão para diversos tipos de metais, incluindo alumínio, aço inoxidável, titânio, cobre, aço-liga e alguns plásticos de engenharia , como PEEK e Delrin. Os materiais adequados podem ser recomendados com base nas necessidades específicas de cada cliente.

Q7: As arestas vivas das peças torneadas precisam ser chanfradas? Como elas devem ser tratadas?

O chanfro em arestas vivas de peças usinadas é importante porque uma aresta viva pode atuar como um ponto de concentração de tensão, além de ser perigosa. A JS Precision utiliza controle programável de trajetória de ferramenta para chanfrar ou passivar todas as arestas vivas com precisão e confiabilidade.

Q8: Quanto tempo demora desde o envio de uma consulta até o recebimento de um orçamento?

A JS Precision promete fornecer um orçamento preliminar claro e transparente para peças padrão com desenhos completos em até 2 horas, e para peças complexas, os orçamentos serão fornecidos após contato com os clientes em até 4 horas.

Resumo

A usinagem CNC de precisão é a base da manufatura moderna, equilibrando perfeitamente o desempenho máximo do material com o controle digital preciso. Distinguir entre parceiros tecnicamente competentes e mais experientes será um fator decisivo para o sucesso de suas peças críticas.

Como fabricante confiável de peças torneadas de precisão, a JS Precision auxilia na otimização do projeto, oferecendo serviço completo desde a concepção até a entrega dos produtos acabados, e superando diversos desafios que surgem durante a usinagem de peças complexas de eixos.

Envie agora mesmo os desenhos das suas peças para uma análise profissional de viabilidade de fabricação e um orçamento competitivo. Vamos trabalhar juntos para criar um modelo de excelência em fabricação de precisão.