Usinagem CNC em microescala para peças pequenas: o desafio de escarear peças perfeitamente.

A usinagem micro CNC é a essência da manufatura de precisão. Em microssensores aeroespaciais, um desvio de apenas 0,02 mm em um furo escareado de 1,8 mm pode causar falha de sinal; em implantes médicos, a instabilidade dimensional em minúsculos furos escareados afeta diretamente a biocompatibilidade humana.

Os cenários acima demonstram a importância da fabricação de peças pequenas com precisão e como a usinagem CNC pode ser fundamental para a exatidão. Isso exige uma escolha criteriosa de um fornecedor de peças usinadas por CNC que seja proficiente em microusinagem CNC.

Este artigo detalha os princípios da usinagem perfeita de furos escareados, explicando como a JS Precision fornece peças usinadas CNC personalizadas e confiáveis, com tecnologia de ponta para usinagem CNC de pequeno porte, a fim de solucionar desafios de usinagem em nível micrométrico .

Resumo da Resposta Principal

Principais conclusões

• Furos escareados perfeitos são um problema sistêmico de engenharia, pois representam a sinergia ideal possível entre a precisão geométrica da ferramenta de corte, a dinâmica do fuso, as propriedades do material e os sistemas de refrigeração.
• A essência da microfabricação é a estabilidade: mais importante do que buscar parâmetros extremos é controlar a vibração, a deformação térmica e o desgaste das ferramentas para garantir a consistência em cada peça.
• A colaboração no projeto desde o início pode reduzir os custos em mais de 30%: isso porque a inclusão de recomendações de fabricação no processo de projeto pode mitigar as dificuldades de usinagem e os desafios associados a peças usinadas por CNC personalizadas.
• A seleção de fornecedores significa a seleção de parceiros de engenharia: significa que bons fornecedores de peças usinadas por CNC devem ser capazes de fornecer não apenas orçamentos, mas também suporte técnico completo, como análise de DFM (Design for Manufacturing).

Por que confiar na JS Precision Machining para suas peças personalizadas?

A JS Precision atua há 15 anos no setor de usinagem CNC, com foco especial em microusinagem CNC e fabricação de peças pequenas de precisão. Atendemos mais de 5.000 clientes com nossas soluções personalizadas, que abrangem desde equipamentos aeroespaciais e médicos até eletrônicos de alta qualidade.

Possuímos mais de 120 máquinas de usinagem de alta precisão, incluindo 30 centros de usinagem micro CNC de cinco eixos de altíssima velocidade, que apresentam um erro de repetibilidade de no máximo ±0,002 mm a uma velocidade de 30.000 a 60.000 RPM.

Quanto aos critérios de controle de qualidade, seguimos rigorosamente as diretrizes da norma ISO 6789 , que trata de ferramentas de montagem para parafusos e porcas - ferramentas de torque manuais. Também desenvolvemos um processo de teste completo com dispositivos modernos, como microscópios confocais a laser e máquinas de medição por coordenadas com microprobes, com uma precisão de medição de ±0,001 mm.

Assim, todas as peças usinadas sob medida por CNC que fabricamos são produzidas com precisão, conforme os parâmetros do projeto. O índice de aprovação do produto nos últimos três anos tem se mantido consistentemente acima de 99,8% , e o índice de recompra por parte dos clientes é superior a 75%.

Além disso, contamos com uma equipe de tecnologia composta por mais de 50 engenheiros seniores, prontos para oferecer aos clientes serviços técnicos abrangentes , desde a análise de DFM (Design for Manufacturing) até a otimização da produção .

Em uma ocasião, também ajudamos um cliente da área médica a aumentar o rendimento de produção de seus microconectores de liga de titânio de 65% para 99,8% e a reduzir os custos totais em 25%, graças à nossa solução para usinagem de furos escareados.

Deseja confirmar nossa vantagem técnica e os benefícios de nossos serviços? Entre em contato com os consultores técnicos da JS Precision e compartilhe suas necessidades para peças usinadas em CNC sob medida. Em troca, ofereceremos uma análise de DFM (Design for Manufacturing) e um orçamento gratuitos. Além disso, podemos enviar estudos de caso de usinagem que atendem à norma ISO 6789.

Como a usinagem micro CNC permite a fabricação de peças pequenas com precisão?

O processo de usinagem micro CNC é a base para a produção de precisão de peças pequenas e geralmente requer maquinário de ponta, corte profissional e processos cientificamente projetados.

1. Máquina-ferramenta e fuso: a chave para diferenças milimétricas:

As máquinas-ferramenta de usinagem CNC de microescala exigem rigidez, encoders lineares de 0,1 μm e fusos de 30.000 a 60.000 RPM. Os equipamentos da JS Precision reduzem a vibração de corte, controlam a trajetória com precisão , diminuem a força de corte de ferramentas de microdiâmetro e garantem a exatidão.

2. A Arte e a Ciência das Ferramentas de Corte de Microdiâmetro:

Ferramentas de corte de metal duro e/ou diamante com diâmetro inferior a 1 mm são básicas. O desvio radial de ferramentas de corte de precisão é inferior a 0,003 mm. Os parâmetros de compatibilidade de materiais são apresentados na tabela abaixo:

A correspondência precisa dos parâmetros da ferramenta pode melhorar a precisão da usinagem e a vida útil da ferramenta.

3. Corte e resfriamento estratégicos:

Com a utilização de um método de " pequena profundidade de corte e alta taxa de avanço " e a aplicação de tecnologias de resfriamento atomizado ou ar frio de baixa temperatura, a remoção de cavacos e a temperatura foram adequadamente controladas, garantindo assim a estabilidade dimensional.

Quais técnicas de escareamento CNC podem garantir uma montagem impecável?

A precisão dos furos escareados determina a confiabilidade de toda a montagem. Os princípios básicos das técnicas de escareamento CNC incluem a seleção da ferramenta, a configuração dos parâmetros e a otimização do percurso.

1. Seleção da ferramenta: 90° ou 120°? Não é apenas uma questão de ângulo.

Brocas escareadoras de 90° são adequadas para montagem geral, enquanto as de 120° são indicadas para conexões de alta resistência em aplicações aeroespaciais . Ferramentas revestidas com diamante são escolhidas para usinar ligas de alumínio, a fim de melhorar o acabamento superficial, enquanto revestimentos de TiAlN são escolhidos para usinar aço inoxidável, prolongando a vida útil da ferramenta.

2. Regra de Ouro dos Parâmetros: Velocidade do Eixo, Avanço e Ciclo de Furação Intercalada

Diferentes materiais e ferramentas exigem parâmetros de usinagem específicos, conforme mostrado abaixo:

Furos escareados com grandes relações entre profundidade e diâmetro exigem um ciclo de perfuração intermitente para evitar o entupimento por cavacos e afetar a qualidade da usinagem.

3. Otimização do Caminho do Programa

A JS Precision adota a interpolação helicoidal para o processo de alimentação e um movimento de retorno racional para evitar rebarbas e marcas de vibração quando o furo é aberto.

Interessado em aprender mais sobre as técnicas exatas de escareamento CNC ? Entre em contato com a JS Precision para solicitar o download do "White Paper sobre Tecnologia de Escareamento".

Figura 1. Análise esquemática de engenharia da estrutura de furos escareados, hierarquia de empilhamento e funções de furação e chanframento das ferramentas.

Armadilhas e contramedidas: Que fatores podem arruinar um furo escareado em usinagem CNC de pequeno porte?

Os problemas comuns em usinagem CNC de furos escareados incluem rebarbas ao redor da abertura do furo, vibrações ou marcas nas superfícies cônicas e problemas de precisão dimensional. As soluções da JS Precision para esses problemas são as seguintes:

Problema 1: Rebarbas e rasgos na abertura do furo

Rebarbas na abertura do furo: Os fatores que contribuem para esse problema podem incluir ferramentas de corte cegas, parâmetros de corte inadequados ou alta resistência do material da peça. As medidas corretivas para esse problema envolvem a substituição frequente das ferramentas de corte, a otimização dos parâmetros de corte ou operações de acabamento secundário em componentes de precisão.

Problema 2: Rugosidade superficial inadequada ou marcas de vibração na conicidade

Marcas em superfícies cônicas: Causadas por saliência, falta de rigidez de fixação ou ressonância com base em parâmetros. Corrija reduzindo o comprimento do porta-ferramentas, melhorando a rigidez de fixação e evitando parâmetros de ressonância.

Problema 3: Profundidade e diâmetro inconsistentes

Dimensões inconsistentes: Devido ao desgaste da ferramenta, movimento do fuso ou referência inconsistente da peça. Solução: Aumentar a vida útil da ferramenta através de trocas regulares e inspeção do fuso para estabelecer a referência correta da peça.

Figura 2: Broca de máquina-ferramenta CNC voltada para uma peça de metal para usinagem de furo escareado.

Como controlar a profundidade absoluta de furos escareados na fabricação de peças pequenas de precisão?

A profundidade absoluta do furo escareado afeta a planicidade do parafuso e é um indicador fundamental para a fabricação de peças pequenas de precisão, exigindo conformidade com as normas ISO 8015. A JS Precision controla a profundidade utilizando três técnicas.

• Pré-ajuste da ferramenta e compensação online: O comprimento de pré-ajuste da ferramenta de ±0,001 mm foi complementado por correção de programação online contingente ao desgaste, bem como correção online em tempo real por meio de uma sonda de contato, com precisão de ±0,005 mm .
• Estratégia de Controle de Profundidade na Programação: A função CAM "Usinagem da Superfície Inferior" é utilizada para o controle de profundidade, e o "avanço normal" é adotado para a usinagem de rampas e superfícies curvas, a fim de garantir profundidades iguais.
• Retorno elástico e verificação do material: O retorno elástico é considerado na primeira produção de material resistente, juntamente com o processo de verificação realizado por meio de um perfilômetro óptico e uma máquina de medição por coordenadas para garantir a tolerância.

Como alcançar uma produção rápida e econômica otimizando o processo de usinagem CNC de pequeno porte?

A empresa, mantendo a precisão proporcionada pela fabricação de peças pequenas de precisão, otimizou o processo de usinagem CNC de pequeno porte em três dimensões para garantir uma produção rápida e econômica na JS Precision.

• Aninhamento Inteligente: O software CAM auxilia na otimização do layout da manta, melhorando assim a eficiência do uso de material de 40% para 65% , reduzindo o tempo ocioso das máquinas-ferramenta e aumentando a eficiência geral.
• Automação e trocas rápidas: O uso de dispositivos de troca rápida com ponto zero e robôs para carga e descarga ajuda a reduzir o tempo de troca para apenas alguns minutos. A eficiência do equipamento aumenta para mais de 85%.
• Gestão inteligente de magazines de ferramentas: Magazines de ferramentas com capacidade para 120 ou mais ferramentas , juntamente com um software de gestão, são capazes de recuperar as ferramentas automaticamente, monitorizar o seu ciclo de vida e minimizar o tempo de inatividade devido à espera pela troca de ferramentas.

Deseja reduzir custos e aumentar a eficiência da sua pequena empresa de usinagem CNC ? Entre em contato com os engenheiros de processo da JS Precision e compartilhe suas necessidades de peças usinadas em CNC sob medida. Nós, da JS Precision, podemos otimizar a usinagem para você e oferecer soluções que reduzem os custos.

O que você deve fazer quando suas peças usinadas por CNC personalizadas rompem com o design convencional?

Furos profundos, componentes de paredes finas e outras peças usinadas em CNC personalizadas e complexas são ainda mais difíceis de trabalhar. A JS Precision supera todas essas dificuldades com facilidade, utilizando nossa tecnologia de ponta e soluções personalizadas .

• Fresagem micro CNC de cinco eixos: realiza o acabamento de cinco superfícies em uma única configuração, superando problemas de erro de posicionamento em operações repetitivas para superfícies curvas.
• Dispositivos personalizados: Esses dispositivos auxiliam na aplicação uniforme da força , evitando a deformação do metal. Exemplos: Dispositivos de expansão a vácuo, etc.
• Complemento da microeletroerosão: Utilizada para microfuros com altas relações de aspecto ≥0,1 mm ou para processamento de materiais duros, a microeletroerosão também pode ser considerada um complemento da usinagem por fresamento CNC .

Qual o custo da usinagem CNC para pedidos de pequenos lotes?

O custo de peças usinadas por CNC em pequenos lotes pode ser otimizado. A JS Precision detalha o custo da usinagem CNC e oferece soluções para redução de custos.

1. Análise da Fórmula de Composição de Custos:

A composição de custos e o potencial de otimização para diferentes tamanhos de lote são mostrados na tabela abaixo, apresentando claramente a lógica central do impacto dos custos:

Os custos incluem materiais, mão de obra para máquinas-ferramenta, preparação de engenharia e custos de dispositivos de fixação, todos diretamente relacionados a materiais, equipamentos e processos.

2. A vantagem da solução de otimização da JS Precision em termos de redução de custos: A JS Precision minimiza indiretamente várias outras despesas ao otimizar o DFM (Design for Manufacturing), por exemplo, economizando 30% das horas de trabalho ao converter uma máquina de 4 eixos em uma máquina de 3 eixos.

3. Vantagens de preço para encomendas de pequenos lotes: Processos padronizados + preparação modular, Adequado para quantidades de 1 a 100 unidades, Preços razoáveis ​​sem preço mínimo elevado.

Quer saber quanto custa a usinagem CNC para um pedido de pequeno lote? Basta fornecer à JS Precision suas necessidades de usinagem CNC personalizada, incluindo as quantidades, e a JS Precision fornecerá uma discriminação clara e detalhada dos custos para o seu pedido de processamento em pequeno lote.

Figura 3: Peças metálicas processadas em lote com furos escareados, dispostas ordenadamente.

Como obter um orçamento instantâneo para suas peças usinadas em CNC personalizadas com apenas um clique?

A JS Precision estabeleceu um sistema eficaz de cotação online para oferecer orçamentos convenientes e transparentes para peças usinadas por CNC personalizadas.

• Preparando seu “Pacote de Solicitação de Cotação Perfeito”: Um pacote completo de solicitação de cotação deve conter desenhos 2D com tolerâncias, desenho 3D em formato STEP, requisitos de material/tratamento de superfícies e requisitos de quantidade.
• Upload online e análise inteligente por IA: Assim que as imagens são carregadas online, o sistema de IA é capaz de analisar automaticamente as características da peça e gerar um orçamento inicial com sugestões sobre DFM (Design for Manufacturing and Manufacturing) em poucos minutos.
• Transição tranquila do orçamento ao pedido formal: Após a cotação inicial, um gerente de contas designado entrará em contato para responder a quaisquer perguntas e facilitar uma transição tranquila da cotação ao pedido.

Estudo de caso: JS Precision atinge tolerância de 0,05 mm na profundidade do furo escareado para conectores de liga de titânio.

Desafio do Cliente

Um cliente do setor de equipamentos médicos necessita da usinagem de um conector em miniatura feito de liga de titânio (Ti6Al4V). O conector contém quatro furos com diâmetro de φ1,5 mm, do tipo escareado a 90°, com uma tolerância de profundidade de ±0,05 mm.

O cliente estava trabalhando com o fornecedor de peças usinadas por CNC . Os produtos dos fornecedores originais apresentavam um rendimento de apenas 65% devido à complexidade da usinagem das ligas de titânio, o que causava vazamentos na montagem devido à profundidade das tolerâncias micrométricas nas aberturas dos furos.

JS Precision Solution

Para atender a essa exigência, a JS Precision formou uma equipe de especialistas técnicos e projetou uma solução sob medida.

• Equipamento: Em vez de usar centros de furação e rosqueamento convencionais, optamos por um centro de usinagem micro CNC de cinco eixos de alta rigidez para possuir eixos de fuso .
• Ferramentas: Foram utilizadas brocas escareadoras de liga de titânio ultra-afiadas com orifícios de refrigeração interna. O desvio radial das ferramentas foi mantido abaixo de 0,002 mm .
• Processo: Técnicas profissionais de escareamento CNC foram realizadas por meio de corte em baixa velocidade, taxa de avanço média , furação intermitente e programação do percurso de corte para entrada helicoidal, a fim de minimizar rebarbas nas aberturas dos furos, que seriam causadas pela furação convencional.
• Simultaneamente, estabelecemos um mecanismo de compensação online que aciona automaticamente uma sonda para verificar a profundidade de um furo escareado a cada 50 peças usinadas e realiza a compensação do desgaste da ferramenta.

Resultados

Com essa solução, o primeiro lote de amostras, composto por 500 peças, atendeu plenamente aos requisitos de tolerância de profundidade, com furos 100% isentos de rebarbas . Além disso, após a produção em larga escala de 10.000 peças, as taxas de rendimento ultrapassaram 99,8% , a eficiência de montagem para os clientes aumentou em 40% e os custos foram reduzidos em 25%.

Se você também estiver enfrentando desafios na usinagem de precisão, entre em contato conosco por e-mail para solicitar peças usinadas em CNC sob medida . Nossa equipe apresentará uma solução para superar quaisquer dificuldades relacionadas à tecnologia.

Figura 4: Conector miniatura em liga de titânio (Ti-6Al-4V) com furo escareado de 90°

Perguntas frequentes

P1: Qual é o tamanho mínimo que vocês conseguem processar de forma estável?

A JS Precision está equipada com usinagem micro CNC, permitindo a usinagem precisa de detalhes com dimensões de até 0,1 mm, com uma peça final de 1 mm e precisão de controle de tolerância de ±0,005 mm, o que é suficiente para os requisitos de usinagem de componentes de precisão de pequenas dimensões.

Q2: Como garantir que as peças pequenas não sejam arrancadas ou deformadas durante o processamento?

Na usinagem de componentes pequenos, adotamos dispositivos de fixação a vácuo micrométricos , ligas de baixo ponto de fusão ou mordentes macios. Além disso, buscamos otimizar os parâmetros de usinagem para reduzir as tensões de usinagem e evitar que os componentes sejam arrancados ou deformados.

Q3: Que tratamentos de superfície podem ser aplicados a componentes pequenos?

As soluções de tratamento de superfície que oferecemos para micropeças incluem oxidação por microarco, niquelagem química, revestimento PVD, passivação e jateamento de areia de precisão, entre outras, dependendo do tamanho, tipo e uso .

Q4: O que exatamente está incluído na "taxa de preparação de engenharia" presente no orçamento?

A "Taxa de Preparação de Engenharia", a ser paga conforme a proposta, inclui o tempo de engenharia gasto com a programação CAD/CAM, planejamento do processo, geração de ferramentas e dispositivos especiais, usinagem da primeira peça e inspeção/verificação em tamanho real.

Q5: Qual é o prazo de entrega típico para pedidos de pequenos lotes?

Pedidos de pequeno porte, com quantidades entre 5 e 50 peças, utilizam materiais e processos padrão. O prazo de entrega é geralmente de 7 a 15 dias úteis , incluindo o tempo de tratamento de superfície. Para necessidades urgentes, oferecemos serviço expresso, que pode reduzir o prazo de entrega para 3 a 7 dias .

Q6: Como detectar características e tolerâncias tão pequenas?

Possuímos instrumentos de medição óptica de altíssima ampliação, microscópio confocal a laser e máquina de medição por coordenadas com micro-sonda (0,3 mm de diâmetro). Nossa precisão de inspeção é uma ordem de grandeza superior à precisão de usinagem , o que garante a inspeção precisa de detalhes e tolerâncias mínimas.

Q7: Se meu projeto precisar ser modificado, quanto isso afetará o prazo de entrega e o custo?

Você pode enviar todas as suas solicitações de alteração de projeto por meio de um canal específico. Analisaremos o impacto das alterações em até 4 horas. Alterações menores, como as dimensões do raio do canto, geralmente são gratuitas. Caso haja alguma alteração estrutural, um novo orçamento e prazo de entrega serão fornecidos. Todo o processo é transparente e aberto.

Q8: Vocês aceitam pedidos combinados de materiais mistos ou de várias peças?

A JS Precision oferece suporte completo a encomendas que combinam materiais mistos ou múltiplas peças. Podemos lidar de forma eficiente com a usinagem de peças pequenas em diferentes materiais e formatos, compartilhando os recursos de preparação de engenharia para oferecer conveniência e otimizar os custos totais para nossos clientes.

Resumo

O sucesso ou o fracasso dependem de alguns micrômetros; a precisão é tudo. A usinagem perfeita de furos escareados nunca pode ser o ápice de uma única tecnologia, mas sim um conjunto de equipamentos, ferramentas, processos e experiência.

Equipada com usinagem micro CNC, a JS Precision desenvolve técnicas profissionais, uma postura rigorosa e um serviço eficiente para alcançar a máxima precisão em cada pequena peça.

Independentemente de você ter dificuldades com a usinagem de furos escareados ou estar buscando soluções econômicas para peças usinadas em CNC personalizadas, considere a JS Precision como uma fornecedora confiável de peças usinadas em CNC.

Experimente agora serviços de fabricação precisos, transparentes e eficientes. Visite o site da JS Precision e faça o upload dos seus arquivos de projeto . Você receberá um orçamento detalhado em poucas horas, incluindo análise de viabilidade de fabricação e sugestões de otimização. Dê o primeiro passo para transformar seu projeto de precisão em realidade.