Ferramentas de usinagem CNC versus ferramentas de torno: selecionando a solução de usinagem ideal para o seu projeto.

As máquinas-ferramenta CNC estão transformando a execução de projetos complexos. Se você precisa produzir em massa 1000 engrenagens com uma tolerância de ±0,005 mm ou simplesmente tornear eixos cilíndricos, pode encontrar dificuldades na escolha entre máquinas-ferramenta CNC e tornos. Às vezes, escolhas inadequadas podem resultar em aumento de custos e perda de tempo.

Este guia definirá as diferenças entre as principais características da usinagem CNC e as características das ferramentas de torno, e discutirá como a usinagem CNC na China é a melhor escolha para usinagem de precisão econômica com base nessas diferenças.

Ao terminar de ler o artigo, você saberá qual tecnologia é necessária para a geometria, o nível de tolerância e o orçamento de seus componentes, bem como a melhor forma de cooperar com parceiros profissionais para transformar desenhos em produtos de qualidade.

Resumo das principais respostas

Principais conclusões:

• Determinismo tecnológico: A escolha depende da forma geométrica da peça (corpo complexo vs. corpo rotativo), dos requisitos de tolerância (± 0,005 mm vs. ± 0,05 mm) e do volume de produção.
• A CNC domina a manufatura moderna: No paradigma de usinagem e manufatura CNC, a tecnologia CNC proporciona repetibilidade, flexibilidade e integração incomparáveis.
• Avaliação dinâmica de custos: Para componentes complexos, o custo total por unidade pode ser menor para o sistema CNC, já que a barreira de custo para tornos é mais baixa.
• Valor estratégico da cadeia de suprimentos da China: Para projetos que buscam equipamentos de ponta e vantagens de custo, a usinagem CNC na China é uma escolha consolidada.

Por que consultar este guia? Devido aos serviços de usinagem CNC da JS Precision.

Este guia não é meramente conceitual, mas sim fruto de mais de 15 anos de experiência da JS Precision no atendimento às necessidades de usinagem CNC de clientes nas indústrias automotiva, aeroespacial e médica.

Realizamos mais de 10.000 projetos de engenharia de precisão . Um exemplo é o projeto de otimização da linha de produção de carcaças de turbocompressores para um fornecedor de autopeças, utilizando máquinas CNC de 5 eixos.

O tempo de conclusão para usinagem de peças individuais foi reduzido de 45 minutos para 16 minutos, o ganho de eficiência foi de 65%, com um aumento na taxa de rendimento de 85% para 99,5%, beneficiando assim nosso cliente com uma economia de mais de US$ 2 milhões por ano .

Nossa gama de serviços atende plenamente aos padrões das normas ISO 9001:2015 e IATF 16949. Além disso, cada máquina é equipada com uma máquina de medição por coordenadas hexagonais para garantir a precisão dos processos de acordo com os padrões internacionais.

Possuímos expertise em usinagem e fabricação CNC. Fornecemos soluções de usinagem personalizadas para clientes do setor aeroespacial, com precisão de ±0,002 mm, e fabricação de componentes para moldes de injeção para clientes da área médica, com redução de custos de 30% a 50%.

A JS Precision possui mais de 20 centros de usinagem CNC de 5 eixos importados e conta com uma equipe profissional de engenheiros de programação e de processos.

O que nos diferencia é a combinação de profundo conhecimento técnico com experiência prática: oferecemos não apenas o serviço de usinagem em si, mas também nos empenhamos ativamente na otimização do projeto, na mitigação dos riscos de produção e na resolução precisa dos seus problemas de fabricação.

Se você busca um parceiro confiável para validar processos e otimizar custos, entre em contato com a JS Precision. Forneça os desenhos e requisitos de suas peças, e nossos engenheiros oferecerão uma análise de viabilidade gratuita para ajudá-lo a evitar possíveis perdas.

O que significa usinagem CNC?

A usinagem CNC é a essência da manufatura de precisão moderna. Muitas pessoas se perguntam: " O que significa usinagem CNC ?" Dominar seus princípios é fundamental para usar ferramentas de usinagem CNC com eficácia.

Nome completo e núcleo do CNC

CNC significa Controle Numérico Computadorizado. É o controlador de máquinas-ferramenta que utiliza código G pré-programado para converter desenhos digitais em peças sólidas. Sua automação elimina completamente o erro humano, garantindo precisão consistente em lotes de produção.

Do digital ao sólido: o fluxo de trabalho CNC

• Projeto CAD: Criação de modelos 3D com tolerâncias usando o SolidWorks .
• Programação CAM: Conversão para código de máquina-ferramenta e geração de trajetória de ferramenta otimizada.
• Pós-processamento: Adaptação a centros de usinagem CNC e modificação.
• Execução em Máquina-Ferramenta: Usinagem de acordo com o programa para criar o produto final.

A diferença fundamental entre usinagem CNC e usinagem tradicional

A usinagem CNC apresenta vantagens significativas: pode ser monitorada automaticamente 24 horas por dia, enquanto os métodos tradicionais exigem trabalho totalmente manual. A consistência atinge CPK > 1,33 , algo que tradicionalmente depende da habilidade do operador; suporta articulação em cinco eixos, o que dificulta o manuseio de peças complexas, tradicionalmente difíceis de processar.

Quer descobrir como o processo de usinagem CNC pode mudar radicalmente a produção na sua empresa? Gostaria de receber uma cópia gratuita do nosso white paper intitulado "Melhores Práticas de Usinagem e Manufatura CNC "?

Como comparar ferramentas de usinagem CNC e ferramentas de torno?

Em resumo, a escolha entre máquinas-ferramenta CNC e tornos depende do conhecimento dos requisitos das peças. Para que você possa tomar uma decisão rápida, apresento uma comparação utilizando as dimensões abaixo.

Família de máquinas-ferramenta CNC: Fresadoras, Centros de Usinagem e Máquinas Integradas Multifuncionais

Isso inclui fresadoras e centros de usinagem, nos quais ferramentas de corte rotativas e o movimento multieixos do objeto a ser usinado permitem a usinagem multifacetada.

Ferramentas para tornos: o rei da usinagem rotativa de carrocerias

Rotação da peça, corte com ferramenta fixa, proficiente em peças rotativas como eixos, manual, semiautomático , tipo CNC, com investimento inicial muito menor do que centros de usinagem CNC .

Tabela de comparação de desempenho chave (4D)

Guia de Seleção: Decisões Orientadas pelas Necessidades do Projeto

Escolha ferramentas de usinagem CNC para peças 3D complexas, múltiplos processos e tolerâncias de ± 0,005 mm. Torno rotativo simples, para pequenos lotes , com prioridade para orçamentos mais modestos.

• Se a peça tiver um contorno tridimensional complexo, exigir usinagem integrada com múltiplos processos ou tiver uma tolerância de ± 0,005 milímetros, as ferramentas de usinagem CNC são preferíveis.
• Se a peça for um corpo rotativo simples, exigir apenas prototipagem ou produção em pequenos lotes, ou se o orçamento for a principal restrição, a escolha de ferramentas de torno é mais rentável.

Por que os centros de usinagem CNC são a espinha dorsal de projetos complexos?

Esses projetos consideram os centros de usinagem CNC como parte central de sua operação e, como resultado de desenvolvimentos e melhorias, tornaram esses centros de usinagem indispensáveis na manufatura de alta tecnologia.

Definição de Centro de Usinagem

É capaz de fresar, furar e rosquear com sua função de Troca Automática de Ferramentas , permitindo que vários processos sejam concluídos simultaneamente com apenas uma posição de fixação.

Comparação com máquinas tradicionais

A fixação única ajuda a eliminar erros no posicionamento cumulativo e proporciona uma precisão de posicionamento de ±0,003 mm . A troca de ferramentas através do ATC leva apenas 0,5 a 2 segundos, e o tempo sem corte é reduzido em 40% .

• Tempo de fixação reduzido: Conclui toda a usinagem em uma única posição de fixação em menos tempo em comparação com outras máquinas.
• Precisão aprimorada: A precisão de posicionamento é de ±0,003 mm, enquanto a repetibilidade é de ±0,001 mm.
• Aumento da eficiência de produção: O sistema automático de troca de ferramentas permite uma troca de ferramentas em apenas 0,5 a 2 segundos , reduzindo o tempo ocioso em 40%.

Estudo de Caso Prático: Fabricação CNC de Carcaças de Turbocompressores Automotivos

Desafio: Um importante fornecedor da indústria automotiva precisa produzir carcaças de turbocompressores. As passagens de turbulência dos componentes envolvem curvas complexas com uma tolerância de ±0,03 mm. Os métodos convencionais envolvem 4 máquinas e 3 pontos de fixação, com uma taxa de refugo de 15% e um tempo de produção de 45 minutos por peça, o que não é suficiente para a produção em massa.

Solução: A JS Precision utiliza um centro de usinagem CNC de 5 eixos com sistema de refrigeração de alta pressão. A usinagem de todas as formas, sistemas de furos e canais de fluxo é concluída em uma única operação de fixação.

Resultados: A percentagem de refugo reduziu-se para 0,5% , o tempo reduziu-se para 16 minutos, a produtividade aumentou em cerca de 181% e a precisão do canal de fluxo cumpriu integralmente as normas da ISO 13485 , facilitando a entrada bem-sucedida dos clientes no mercado internacional.

Quem deve considerar máquinas CNC para a fabricação de peças automotivas?

Na indústria automotiva, a alta precisão é um fator determinante, o que faz com que as máquinas CNC para peças automotivas se tornem a opção preferida dos fabricantes.

As exigências rigorosas da indústria automobilística: a tolerância dos componentes principais deve ser de ±0,01 mm , estável em altas e baixas temperaturas, com capacidade de produção superior a 100.000 unidades por ano para cada modelo.

Peças automotivas típicas usinadas por CNC: Incluindo peças básicas como cabeçotes de motores, pinças de freio e engrenagens.

O papel dos tornos na cadeia de suprimentos automotiva: Os tornos continuam sendo uma parte essencial da cadeia de suprimentos automotiva, principalmente para a usinagem de componentes rotativos simples, como parafusos, porcas e eixos de transmissão. Os tornos podem ser acoplados à usinagem CNC devido aos seus menores custos de capital e à capacidade de produzir em massa componentes simples de forma eficiente.

A certificação IATF 16949 é uma qualificação essencial para a fabricação de peças automotivas, e os centros de usinagem CNC da JS Precision atendem integralmente a esse padrão. Se você atua na produção de peças automotivas, considere solicitar um orçamento gratuito da JS Precision para explorar possíveis reduções de custos de 20% a 30%.

Figura 1: Bloco de cilindros de motor usinado por CNC. A fabricação de motores é uma das aplicações mais ideais de máquinas-ferramenta CNC na indústria automotiva.

Qual o papel do CNC nos ecossistemas de manufatura modernos?

A tecnologia da Indústria 4.0, a usinagem CNC e a manufatura constituem o núcleo das fábricas inteligentes, estabelecendo assim a conexão entre o mundo digital e o mundo físico.

O Centro Principal da Manufatura Inteligente

A integração de sistemas CNC com funcionalidades MES ou ERP permite o rastreamento de dados e o controle de qualidade inteligente. Isso resulta em uma redução de 30% no tempo de inatividade. Abaixo, segue uma comparação da eficiência da integração inteligente de equipamentos:

Como os dados demonstram, a integração inteligente de máquinas CNC é muito superior às máquinas convencionais em termos de estabilidade de produção, o que a tornou o pilar da atual tendência de produção no setor.

O processo de usinagem CNC permite o controle da taxa de defeitos em nível de ppm por meio de controle de programa e detecção em tempo real.

Evolução das Ferramentas Tradicionais

Os tornos e fresadoras CNC contemporâneos foram combinados com configurações automáticas , como dispositivos robóticos de carga e descarga, e agora são parte integrante de sistemas de manufatura flexíveis. Além disso, esse desenvolvimento garantirá que as ferramentas tradicionais não fiquem mais restritas a um único processo . Elas agora atenderão melhor às necessidades de linhas de produção inteligentes.

Quer saber como integrar a usinagem CNC à sua fábrica inteligente? Entre em contato com a JS Precision com o assunto "Integração Inteligente" para receber um "Guia de Integração de Usinagem e Manufatura CNC" personalizado e dominar as técnicas de implementação passo a passo.

Figura 2. O Controle Numérico Computadorizado (CNC) transformou completamente a indústria de manufatura como a conhecemos, simplificando os processos de produção e permitindo que tarefas complexas sejam concluídas com precisão e eficiência.

Como avaliar o preço e o valor de um centro de usinagem CNC na China?

A usinagem CNC na China oferece uma excelente relação custo-benefício. Além disso, representa uma cadeia de suprimentos global ideal. Vamos ajudá-lo a avaliar cientificamente essa relação custo-benefício.

Benefícios da Agrupamento Industrial: Com o desenvolvimento considerável da cadeia de suprimentos em Shenzhen, Suzhou e outras regiões da China, as economias de escala resultaram em custos de produção mais baixos.

Análise da Composição de Preços: O preço dos centros de usinagem CNC é até 40% menor em comparação com o Ocidente devido às vantagens em termos de custo de mão de obra, equipamentos e logística.

Chave para a Garantia da Qualidade: No processo de aquisição, verifique as certificações ISO 9001/IATF 16949 e a configuração das máquinas de cinco eixos e máquinas de medição por coordenadas importadas.

Maximizando o ROI: A colaboração com fornecedores chineses de usinagem CNC , como a JS Precision, pode gerar múltiplos benefícios: redução dos custos de produção sem comprometer a qualidade; utilização de equipamentos avançados para lidar com projetos de processamento complexos; e gerenciamento eficiente da cadeia de suprimentos para encurtar os prazos de entrega.

Estudo de caso: A JS Precision utiliza CNC de cinco eixos para solucionar a crise dos fornecedores de peças de competição.

Um fabricante de rodas de corrida de alta qualidade enfrentava desafios de produção. O processo em duas etapas, "torno CNC + fresadora de 3 eixos", apresentava uma taxa de refugo de até 5% , um tempo de produção unitário de 47 minutos e não conseguia atender aos pedidos durante as temporadas mais movimentadas das competições automobilísticas.

Desafio principal

Existem três grandes obstáculos nesse processo:

• A fixação dupla resulta em um erro posicional cumulativo de ±0,1 mm , o que é insuficiente para atender aos padrões de peças para competição.
• O tempo de resposta entre os processos e o processo de fixação/posicionamento consome 30% do tempo total.
• A capacidade de produção mensal é de apenas 450 peças , o que dificulta o atendimento de pedidos urgentes de 1000 peças por mês.
• O custo total de sucata + retrabalho faz com que o custo de uma única peça chegue a US$ 45 .

Solução da JS Precision

A JS Precision não apenas substituiu o equipamento, mas reconstruiu todo o processo. Os detalhes e dados da solução são os seguintes:

1. Atualização de equipamentos e personalização de acessórios:

Foi adotado um centro de usinagem CNC vertical de 5 eixos DMG MORI 50, fabricado na Alemanha, e utilizado um dispositivo de fixação pneumático de precisão desenvolvido internamente. A repetibilidade é de ±0,003 mm, o que permite concluir todo o processo sem necessidade de uma segunda passagem , evitando erros que poderiam ocorrer durante essa etapa.

2. Otimização da ferramenta e dos parâmetros de corte:

No caso da liga de alumínio 6061, foram utilizadas pastilhas de PCD de 12 mm para torneamento frontal a uma velocidade linear de 800 m/min e avanço de 0,2 mm/rpm. Para fresamento lateral e furação, foram utilizadas ferramentas com revestimento de metal duro. A estratégia de fresamento dinâmico permite uma profundidade de corte de até 3,5 mm e resulta em um aumento de eficiência de 60%.

3. Programação e Otimização do Resfriamento:

A articulação de cinco eixos otimiza a trajetória da ferramenta para que a aresta lateral da ferramenta fique tangente à superfície curva durante a fresagem lateral, reduzindo a força de corte em 40%. Enquanto isso, o sistema de refrigeração interna de alta pressão de 70 bar resfria a uma vazão de 25 litros/minuto, evitando que a liga de alumínio grude ou forme aresta postiça , aumentando assim a vida útil da ferramenta em 2,5 vezes.

Resultados quantitativos:

Resultados significativamente positivos foram observados após a implementação da nova solução:

• O tempo de ciclo de peça única foi reduzido de 47 para 22 minutos , um aumento de 113% na eficiência de usinagem.
• A capacidade de produção mensal aumentou de 450 para 1440 peças, representando um crescimento de 220% na produção.
• A taxa de refugo foi reduzida de 5% para 0,2%, com praticamente zero retrabalho .
• O custo unitário foi reduzido para US$ 29, o que representa uma economia de 35% , e o novo investimento se paga em até 4 meses.

Se você está enfrentando gargalos de eficiência ou qualidade, agende uma consulta gratuita com um engenheiro da JS Precision . Criaremos uma solução de usinagem CNC personalizada para você.

Figura 3: Núcleo de roda de corrida em liga de alumínio usinado por CNC

Como tomar a decisão final: escolhendo a solução de usinagem certa para o seu projeto.

Ainda assim, a escolha de máquinas-ferramenta/tornos CNC envolve a integração de considerações tecnológicas e comerciais. Para tomar as melhores decisões, siga estes três passos:

Etapa 1: Definir os critérios de sucesso do projeto

Os aspectos importantes a serem definidos são: A precisão é mais importante que o preço? O número de peças a serem fabricadas é de 100 unidades ou de 100.000 unidades? Trata-se de uma forma complexa no espaço 3D ou simplesmente de uma forma rotativa?

Etapa 2: Avaliar as capacidades do fornecedor

O principal risco associado à seleção de fornecedores é a competência. Os critérios enfatizam: suporte de engenharia, controle de qualidade e competências em gestão de projetos, que se alinham, respectivamente, com a redução de custos, o controle de qualidade e o prazo de entrega estável.

Etapa 3: Inicie uma consulta profissional.

Ao entrar em contato com fornecedores, é importante ter em mãos a documentação necessária, como desenhos CAD 3D com marcas de tolerância, detalhes do material (como liga de alumínio 6061 e liga de titânio Ti6-Al4V), requisitos de capacidade de fabricação e prazo de entrega.

Com base nessas informações, os engenheiros da JS Precision fornecerão uma solução abrangente que engloba otimização de processos, análise de custos e avaliação de riscos.

Perguntas frequentes

P1: Para uma peça de eixo simples, devo escolher um torno CNC ou um torno convencional?

Para máquinas com tecnologia IT7 ou superior , ou para trabalhos de produção que exigem alta precisão, um torno CNC garante a reprodutibilidade das peças produzidas. Quando apenas uma unidade precisa ser fabricada e a precisão exigida é menor , um torno convencional é mais econômico.

Q2: Os custos iniciais (programação, dispositivos de fixação) para usinagem CNC são altos?

Existem custos iniciais, mas esses custos são diluídos na produção de cada item. No caso de peças complexas, a vantagem de não precisar retrabalhar o material posteriormente supera em muito o custo inicial.

Q3: Uma máquina CNC consegue usinar todos os materiais que um torno consegue usinar?

Sim, o CNC pode processar todos os materiais que são processados por tornos, e até mesmo materiais difíceis de cortar, como ligas de titânio, podem ser melhor manuseados no processo CNC devido aos seus parâmetros controláveis e sistema de refrigeração sofisticado.

Q4: Qual é mais adequado para produção em pequenos lotes (por exemplo, 50 peças)?

No caso de componentes mais simples, o torno mecânico leva menos tempo e custa menos, mas para componentes complexos, mesmo em produções de pequenos lotes, a vantagem da precisão da máquina CNC supera as perdas com retrabalho.

Q5: Como posso determinar se meu projeto requer usinagem CNC de 5 eixos?

Para situações em que pode haver múltiplas superfícies a serem usinadas que não sejam ortogonais, ou situações em que a usinagem multifacetada precise ser feita em uma única configuração para evitar a adição de erros, a usinagem CNC de 5 eixos deve ser realizada.

Q6: O prazo de entrega é confiável ao escolher um fornecedor chinês de máquinas CNC?

A disponibilidade de fornecedores chineses genuínos, transparentes quanto aos seus prazos de entrega, é garantida pela JS Precision, que entrega 98% dos pedidos dentro do prazo e gerencia seus projetos com eficiência.

Q7: O que exatamente significa "precisão" em centros de usinagem CNC?

Seriam consideradas a precisão posicional (por exemplo, ±0,003 mm), a repetibilidade (por exemplo, ±0,001 mm) e a precisão do contorno. A funcionalidade da montagem e a longevidade dos componentes seriam determinadas por isso.

Q8: A qualidade da usinagem CNC na China pode realmente rivalizar com a dos fornecedores locais?

Os líderes da indústria chinesa utilizam equipamentos e processos de gestão de qualidade harmonizados globalmente (por exemplo, IATF16949). Os produtos da JS Precision têm a mesma qualidade que os dos fabricantes locais, mas com preços muito mais baixos.

Resumo

A escolha entre máquinas-ferramenta CNC e tornos depende dos parâmetros do projeto e das necessidades do negócio. Para produção em lotes complexos, os centros de usinagem CNC oferecem resultados eficazes e eficientes, enquanto a usinagem CNC na China proporciona uma solução economicamente viável.

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Não há necessidade de se preocupar excessivamente com os custos da tecnologia no próximo projeto.

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