Protótipo de usinagem CNC: soluções para rosqueamento de furos profundos de pequeno diâmetro

A usinagem CNC de protótipos geralmente enfrenta desafios extremos na fabricação de protótipos de produtos de alta tecnologia, como microssensores para dispositivos médicos e conectores de precisão para o setor aeroespacial:

Em termos de precisão na usinagem de roscas com 10mm de profundidade em furos de 1,6mm de diâmetro junto com uma tolerância de erro de ±2μm, pois uma vez que as roscas não fossem feitas corretamente, todo o conjunto de protótipos falharia nos testes funcionais.

Que tipo de pesadelo de fabricação você enfrenta quando o protótipo do seu produto precisa processar fios de precisão com profundidades várias vezes maiores que o diâmetro do cabelo, como buracos finos? O rosqueamento profundo de pequenos diâmetros é um dos principais problemas identificados para a usinagem CNC de protótipos, o que afeta diretamente a funcionalidade e a testabilidade de protótipos de alto valor agregado.

Este artigo examinará esse desafio e revelará tecnologia de usinagem CNC de ponta que garante tolerâncias precisas de rosqueamento e oferecerá um guia para garantir que apenas serviços de usinagem CNC de protótipos superiores sejam usados para garantir sucesso na primeira tentativa em seus protótipos críticos.

Resumo da resposta principal

Principais vantagens:

• O rosqueamento de pequenos furos profundos é o “teste decisivo” para a fase de prototipagem porque determina a eficácia do teste funcional com base em seu sucesso ou fracasso.
• Precisão é igual a desempenho: as tolerâncias de rosqueamento de precisão devem ser declaradas e mantidas com precisão, é o limite numérico para a prova de confiabilidade do protótipo.
• A tecnologia define limites: resfriamento de alta pressão e fusos de alta velocidade são necessários para ajudar a resolver problemas de remoção e resfriamento de cavacos e, onde materiais duros ou pequenos furos profundos estão envolvidos, o fresamento de roscas fornece um método melhor de corte.
• Escolha é estratégia: Na usinagem CNC de protótipos, seu fornecedor deve ter o conjunto de habilidades e instalações para superar problemas como esses na tecnologia de ponta. JS Precision é especialista nesse tipo de desafio.

Por que escolher JS Precision? Guia de rosqueamento de furos profundos para usinagem CNC de protótipo

Fornecendo fabricação de protótipos de alta qualidade como especialista em usinagem CNC, o domínio máximo do processo de ponta estabelece a competitividade central da JS Precision e também é o pilar central de nossa credibilidade profissional.

Equipado com fuso importado da Suíça de ultra-alta velocidade (até 60.000 RPM) com desvio radial ≤1μm, possuímos um sistema de resfriamento central de alta pressão com 100 Bar para resolver com precisão a remoção de cavacos e problemas de resfriamento.

Nos últimos três anos, concluímos mais de 2.000 pequenos projetos de rosqueamento profundo para mais de 500 clientes médicos e aeroespaciais, processados de acordo com o padrão ISO 13485:2016. Os projetos incluíram materiais difíceis de usinar, como ligas de titânio e ligas de alta temperatura. Projetos desafiadores de rosqueamento com macho com relação profundidade/diâmetro >8:1 alcançaram 100% de entrega.

Com mais de 8 anos de experiência média em usinagem de protótipos, nossa equipe de engenharia irá apoiá-lo durante todo o processo, desde a otimização do projeto DFM até a inspeção de precisão. Reduzimos os ciclos de desenvolvimento de protótipos dos clientes em até 40%, o que economiza dezenas de milhares de dólares em custos de tentativa e erro.

Se você estiver enfrentando dificuldades com um pequeno projeto de rosqueamento com furo profundo, entre em contato imediatamente com a equipe de engenharia da JS Precision. Forneça seu material, especificações de rosca e requisitos de tolerância e você receberá uma solução personalizada em 24 horas. Deixe nossa equipe profissional ajudá-lo a mitigar riscos e acelerar o lançamento de produtos.

O que é usinagem CNC de protótipo? Por que as pequenas roscas de furo profundo são tão importantes?

A usinagem CNC de protótipo desempenha um papel muito importante desde o projeto até a produção em massa. O rosqueamento de pequenos furos profundos, como um processo central, determina diretamente a eficácia da funcionalidade do protótipo.

Protótipo de usinagem CNC: uma ponte entre o modelo digital e a verificação física

Em outras palavras, o protótipo de usinagem CNC é uma fabricação rápida de peças usando corte preciso de peças sólidas controlado por computador para verificação de projeto e testes funcionais. Seu valor principal reside na alta fidelidade, autenticidade do material e iteração rápida, portanto, é uma das aplicações mais importantes para usinagem CNC durante a fase de desenvolvimento.

Pontos críticos e desafios comuns de abertura de furos profundos de pequeno diâmetro

O termo "pequenos furos profundos" significa furos roscados cujo diâmetro < Φ3mm e cuja relação profundidade/diâmetro > 5:1. A usinagem de pequenos furos profundos enfrenta três grandes desafios:

1.Inferno de cavacos: Os cavacos se acumulam e obstruem facilmente em espaços confinados, causando um aumento repentino no torque do fuso e danificando diretamente o perfil da rosca.

2. Inferno de ferramentas: machos delgados têm rigidez extremamente baixa, vibram facilmente durante a usinagem e podem até quebrar instantaneamente, tornando-os impossíveis de serem removidos.

3. Resfriamento ineficaz: Os métodos tradicionais de resfriamento externo não conseguem fornecer refrigeração para a aresta de corte, levando ao acúmulo contínuo de calor, à deformação da peça e ao rápido desgaste da ferramenta.

Como determinar se uma peça atingiu o ponto crítico para rosqueamento de pequenos furos profundos? Envie seus desenhos 3D e a JS Precision fornecerá uma análise de viabilidade gratuita, juntamente com um "Guia para evitar armadilhas de usinagem CNC de protótipo de furo profundo pequeno para rosqueamento de furos profundos".

Figura 1 Um macho é inserido em um furo ilustrando o processo de rosqueamento na usinagem.

Por que a tolerância 'quase' ao furo roscado arruína seu protótipo funcional?

A tolerância de furo roscado de precisão representa a “tábua de salvação” da verificação funcional do protótipo. Pequenas variações de tolerância podem causar falha no processo de desenvolvimento como um todo.

Desmistificando tolerâncias de rosca de precisão: a ligação direta entre os padrões ISO 965 e a funcionalidade

As tolerâncias de rosca de precisão (como grau 6H) estão dentro da faixa de desvio especificada na ISO 965-1:2013 para garantir uma força de pré-aperto uniforme das peças correspondentes, garantir antivibração, resistência à fadiga e desempenho de vedação. Exceder a tolerância resultará em resultados de teste distorcidos.

O custo das tolerâncias não controladas

Se as tolerâncias não forem controladas, ocorrerão diversas reações em cadeia.

• Isso resultaria na falha do processo de montagem do protótipo. Consequentemente, isso resultaria na interrupção do processo de teste funcional.
• Pior ainda, seria difícil atribuir a questão se é uma questão de design ou de fabricação.
• Isso resultaria em alterações desnecessárias no design, o que resultaria no desperdício de semanas e dezenas de milhares de dólares.

Abaixo está uma tabela de comparação que indica o efeito dos diferentes graus de tolerância:

Como usar tecnologia de usinagem CNC de ponta para superar o rosqueamento profundo de pequenos diâmetros?

Em vista do rosqueamento com pequenos furos profundos, apenas a tecnologia avançada de usinagem CNC será capaz de resolver o problema fundamentalmente, garantindo sua qualidade e eficiência.

Sistema de resfriamento por penetração de alta pressão

A solução principal é o fuso de água de saída central de alta pressão com 80-100 Bar. A refrigeração atinge diretamente a zona de corte para proporcionar uma poderosa remoção de cavacos e resfriamento da ferramenta. Essa é uma tecnologia indispensável na usinagem de materiais viscosos, que pode prolongar a vida útil da ferramenta em mais de três vezes.

Fuso de ultra-alta velocidade e ultra-precisão

Altas velocidades de 40.000-100.000 RPM reduzem as forças de corte e a carga na ferramenta. O desvio radial do fuso ≤1μm para a parede do furo de qualidade e a integridade da rosca aumentam a vida útil da ferramenta.

Pecking Tapping e Controle Adaptativo

O macho bicando remove cavacos por meio de avanço e retração segmentados, resolvendo o problema de remoção de cavacos. O controle adaptativo monitora o torque em tempo real, retrai automaticamente a ferramenta em caso de anomalia para proteção da peça e da ferramenta, obtendo uma usinagem confiável.

Precisa de uma solução de tecnologia de usinagem CNC compatível? Ligue para a linha direta técnica da JS Precision, especifique suas especificações de material e rosca e um engenheiro de processo personalizará uma solução para você.

Quando devemos abandonar o rosqueamento tradicional e escolher serviços de fresamento de roscas de precisão?

Os serviços de fresamento de roscas de precisão representam o método superior em certas aplicações em comparação com o rosqueamento convencional, que até agora forneceu uma alternativa confiável na usinagem de furos profundos de pequeno diâmetro.

Princípio do fresamento de rosca

O fresamento de roscas é um método de usinagem. Através do movimento de articulação de três eixos do CNC, a fresa se move ao longo de um caminho helicoidal para "esculpir" roscas.

Como o diâmetro da ferramenta é menor que o diâmetro do furo roscado, os cavacos podem ser descarregados lateralmente e podem evitar fundamentalmente a "luta pela sobrevivência" do entupimento dos cavacos no rosqueamento. Este é um processo avançado para lidar com roscas complexas em protótipos de usinagem CNC.

Vantagens esmagadoras e cenários de aplicação do fresamento de roscas

O fresamento de roscas tem três vantagens principais em relação ao rosqueamento convencional:

1. Alta flexibilidade: Uma ferramenta pode usinar roscas de diferentes diâmetros e passos, reduzindo os custos da ferramenta.

2. Alta qualidade: menor força de corte e menos deformação térmica proporcionam uma rosca muito melhor acabamento de superfície, Ra<0,8μm e a precisão atinge consistentemente a tolerância de 6H.

3. Alta Confiabilidade: Devido a nenhum processo reverso de retração da ferramenta, não há riscos de quebra de cavacos e entupimento, tornando o processo altamente adequado para furos cegos e furos profundos de pequeno diâmetro.

Aqui está uma tabela de comparação importante entre fresamento de roscas e rosqueamento convencional:

Quer ver mais histórias de sucesso de serviços de fresamento de roscas de precisão? Visite agora a biblioteca de casos da JS Precision para procurar soluções de projetos semelhantes nas áreas médica e aeroespacial ou entre em contato conosco para obter parâmetros técnicos detalhados e vídeos de usinagem.

Figura 2 O fresamento de roscas é um processo que usa ferramentas de corte rotativas para usinar roscas ao longo do caminho da rosca.

Quais indústrias exigem mais serviços profissionais de usinagem CNC de protótipo de furo profundo de pequeno diâmetro?

Protótipos de serviços de usinagem CNC relacionados ao rosqueamento de furos profundos de pequeno diâmetro são indispensáveis em indústrias de alta precisão, como médica, aeroespacial e eletrônica de alta tecnologia.

Por que eles optam por terceirizar para prestadores de serviços profissionais?

As empresas desses setores recorrem à terceirização de serviços de usinagem CNC de protótipos pelos seguintes motivos:

• Eles não possuem equipamentos como sistemas de resfriamento de altíssima velocidade e alta pressão.
• Eles não podem arcar com o custo de tentativa e erro em microferramentas.
• Eles exigem a experiência do fornecedor em Design para Manufaturabilidade, o que pode ajudá-los no projeto de peças com relação à usinagem CNC.

Estudo de caso: conquistando buraco profundo M1.6x10, JS Precision auxilia na entrega de protótipo de sensor em miniatura com defeito zero

Lidar com furos profundos de pequeno diâmetro é um verdadeiro teste de capacidade de prototipagem de usinagem CNC. O caso a seguir mostra as proezas técnicas da JS Precision.

Desafio

Uma certa empresa aeroespacial exige que um invólucro de sensor de pressão feito de aço inoxidável 17-4PH (H1100, HRC 40-45), com roscas M1,6 × 10mm (proporção profundidade/diâmetro>6:1) para ser usinado, com uma tolerância de nível 6H e 100% aprovado no teste de medição de parada. O primeiro lote de 5 peças será usado para testes rigorosos de vibração.

Solução de precisão JS

A equipe de engenharia da JS Precision, após fazer uma análise aprofundada, chegou a uma solução customizada de usinagem:

1. Seleção do Processo: Considerando a alta dureza do material e a grande profundidade do furo, o rosqueamento tradicional é abandonado e os serviços de fresamento de rosca de precisão são adotados para evitar problemas de corte e remoção de cavacos na raiz.

2. Ferramentas e parâmetros: fresas de rosca de metal duro de partículas ultrafinas personalizadas (0,8 mm de diâmetro), em combinação com corte em velocidade ultra-alta (45.000 RPM) com precisão de mícron nas taxas de avanço (0,005 mm/dente) e névoa de óleo para minimizar a deformação térmica.

3. Controle de qualidade: Além de realizar 100% de inspeção de calibre das peças roscadas, foi realizada uma projeção óptica de alta ampliação para analisar e medir o perfil da rosca, e a Máquina de Medição por Coordenadas CMM foi empregada para verificar o valor do desvio do diâmetro primitivo.

Resultados

Finalmente, todas as 5 peças do protótipo do primeiro lote passaram com sucesso no teste com um acabamento superficial de Ra < 0,8 μm nas roscas, enquanto o desvio do diâmetro primitivo está dentro de ± 1,5 μm. O teste de vibração do cliente passou de uma só vez, sem sinais de folga na conexão roscada, atendendo totalmente aos requisitos para uso em ambientes aeroespaciais.

Todo o projeto, desde a confirmação do desenho até o recebimento de um protótipo aceito em mãos, levou apenas cinco dias úteis, economizando ao nosso cliente mais de três semanas de esforço de tentativa e erro.

Deseja obter uma entrega com zero defeitos em seu projeto de rosqueamento profundo de furos profundos de pequeno diâmetro? Entre em contato com a JS Precision agora, conte-lhes os desafios e requisitos do seu projeto, e nós replicaremos nossa experiência de sucesso, fornecendo suporte completo ao processo, desde o design do processo até a inspeção de qualidade, permitindo que o desenvolvimento do seu protótipo evite desvios.

Figura 3 Sensor de pressão com rosca de instalação

Como escolher o parceiro certo de protótipo de usinagem CNC para o seu projeto?

Escolher o parceiro certo para protótipos de usinagem CNC pode acelerar o desenvolvimento do produto. Um método de avaliação em quatro etapas ajuda você a selecionar com precisão o parceiro certo.

Método de avaliação em quatro etapas: uma revisão abrangente do equipamento à comunicação

Um bom parceiro para protótipos de usinagem CNC, além de fazer a usinagem, analisa os riscos, otimiza projetos para economizar custos e melhorar a eficiência, além de reduzir o tempo de lançamento no mercado.

• Consulta Técnica: Verifique a velocidade do fuso de alta pressão, velocidade máxima e assim por diante.
• Verificação de qualidade: verifique os processos de inspeção de rosca (medidor passa/não passa ou CMM) para evitar possíveis problemas de qualidade.
• Análise aprofundada do processo: Informe-se sobre o processo e os motivos da adaptação do material e avalie a capacidade de propor soluções.
• Avaliação da colaboração: avalie-os por sua proposta ativa de Design for Manufacturing ao avaliar o potencial de sua colaboração.

Além do processamento: tratando os fornecedores como extensões estratégicas das equipes de desenvolvimento

O parceiro ideal de protótipo de usinagem CNC deve não apenas ser capaz de usinar, mas também ser capaz de oferecer avisos antecipados ou soluções para alternativas e otimização de projeto. O alerta antecipado refere-se a alertas antecipados sobre riscos, enquanto a otimização de projetos trata da otimização de projetos.

Perguntas frequentes

Q1: Quais são os materiais mais comumente usados para rosqueamento de furos profundos de pequeno diâmetro? Quais são os mais difíceis de usinar?

Para rosqueamento com macho de pequeno diâmetro e furos profundos, os aços inoxidáveis (e suas variedades como 304 e 316) e ligas de alumínio são empregados principalmente. Materiais de liga de titânio, materiais de liga de alta temperatura e aços para moldes temperados são os mais difíceis de usinar, pois sua eficiência de resfriamento e requisitos de desempenho da ferramenta são extremamente altos.

Q2: Qual profundidade de furo é considerada um "furo profundo" e quais processos especiais são necessários?

Para rosqueamento com macho, uma relação profundidade/diâmetro acima de 3:1 exige rosqueamento delicado, enquanto acima de 5:1 exige operações de rosqueamento especiais, como rosqueamento profundo ou fresamento.

Q3: Como especifico os requisitos para pequenos furos roscados em meus desenhos?

Os desenhos devem mostrar claramente: especificação da rosca (por exemplo M2x0,4), grau de tolerância (por exemplo 6H), profundidade efetiva da rosca, tipo de fundo do furo (furo de fundo plano ou ponta de broca) e status do material e do tratamento térmico.

Q4: O que é mais caro, fresamento de roscas ou rosqueamento tradicional?

Em termos de custo de ferramental de peça única, as fresas para rosqueamento são consideradas mais caras. Mas levando em consideração fatores como vida útil da ferramenta, confiabilidade, flexibilidade e taxa de refugo, o fresamento de roscas pode ter um custo total menor para usinagem de furos profundos de materiais duros ou usinagem de protótipos.

Q5: Como garantir a qualidade do furo piloto antes de abrir pequenos furos profundos?

Para garantir um furo piloto de qualidade, uma broca de alta precisão e alta rigidez deve ser utilizada, com a perfuração realizada em um ciclo de perfuração profunda, desde que seja mantida uma aresta de corte afiada da broca. Esses são pré-requisitos muito importantes para fazer furos. A verticalidade e a precisão do diâmetro do furo inferior são pré-requisitos importantes para um rosqueamento bem-sucedido.

Q6: Quais são as soluções se uma torneira quebrar dentro do buraco?

Após a quebra de uma torneira, é possível utilizar a EDM (Máquina de Descarga Elétrica) para cortar a parte quebrada. No entanto, é um processo demorado. Na prática, é melhor evitar quebrar antes que isso aconteça.

Q7: Como verificar se a alta precisão reivindicada pelo fornecedor é genuína?

A solução para o desafio de verificar a alta precisão reside em exigir que o fabricante verifique seus resultados de inspeção para roscas de especificações comparáveis, particularmente os diâmetros primitivos da rosca medidos pela CMM, em vez de apenas ficar satisfeito com a afirmação "passa/não passa no medidor".

Q8: Quais vantagens exclusivas o JS Precision tem para lidar com problemas tão difíceis?

A JS Precision é equipada com fusos de ultra-alta velocidade de nível suíço (até 60.000 RPM) e sistemas de resfriamento de alta pressão. Ela possui inúmeros casos de sucesso em rosqueamento profundo de pequenos diâmetros para as indústrias médica e aeroespacial e fornece suporte de engenharia de processo completo, desde DFM até inspeção de precisão.

Resumo

O rosqueamento profundo de furos profundos de pequeno diâmetro não é uma barreira intransponível à produção, mas sim um campo de provas das capacidades de usinagem CNC de protótipos. Selecionar uma empresa com equipamentos de ponta, conhecimento de processos e um sistema de qualidade completo transformará esse “pesadelo de fabricação” em um “destaque do protótipo”.

Com anos de experiência dedicada, a JS Precision é especialista em rosqueamento profundo de furos profundos de pequeno diâmetro com níveis de precisão de mícron em seus protótipos de alta qualidade.

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JS

Especialista em Prototipagem Rápida e Fabricação Rápida

Especializamo-nos em usinagem CNC, impressão 3D, fundição de uretano, ferramental rápido, moldagem por injeção, fundição de metais, chapas metálicas e extrusão.

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