9 tipos de processos de usinagem que você precisa conhecer

A primeira vez que entrei em uma oficina mecânica de verdade, o cheiro me atingiu de primeira — um aroma metálico, forte e limpo de fluido de corte e aço quente que fica na minha memória para sempre. Meu mentor, um velho maquinista grisalho chamado Frank, me entregou um cubo sólido de 15 cm de alumínio 6061. Era pesado, perfeitamente quadrado e totalmente inútil.

"Seu trabalho", disse ele, com a voz um estrondo baixo sobre o zumbido de um torno distante, "é transformar este bloco de metal naquilo." Apontou para um suporte complexo sobre a bancada, um componente para prensa pneumática com encaixes, furos precisos e um acabamento liso e acetinado. "Este bloco é um bloco de potencial. Seu trabalho é remover tudo o que não é a peça. Usinagem é isso. Não se trata de adicionar; trata-se de remover. É escultura, mas com tolerâncias medidas em milésimos de polegada."

Essa única ideia foi a base da minha carreira de 25 anos. Usinagem não é criar algo do nada, como a impressão 3D. É a arte e a ciência de subtrativo indústria: a remoção controlada de material para revelar a forma desejada. Cada processo, desde o mais simples furo perfurado em um pedaço de madeira até o mais complexo de 5 eixos fresagem de uma lâmina de turbina é apenas um método diferente de esculpir o excesso. E no centro de todo esse universo de processos estão três pilares fundamentais — três métodos principais que respondem pela grande maioria de todos peças usinadas no mundo. Eles são o pai, o filho e o espírito santo da oficina mecânica: Torneamento, Fresamento e Furação.

Qual é o princípio fundamental da usinagem?

Antes de podermos compreender as diferentes tipos de usinagem, devemos compreender o conceito que os une a todos. Em sua essência, a usinagem é a processo de utilização de um corte ferramenta para criar uma lasca. Aquela pequena lasca de metal, seja uma longa fita azul ondulada saindo de um torno ou um pó fino de um moedor, é a unidade fundamental de remoção de material.

Toda a ciência da usinagem — desde a geometria da ferramenta e a ciência dos materiais até as velocidades e avanços — é dedicada à criação deste cavaco da forma mais eficiente e precisa possível. O processo funciona forçando um corte ferramenta, que é mais dura que o material a ser cortado, na peça de trabalho. Isso cria uma imensa tensão localizada, fazendo com que o material se desintegre na forma de cavacos.

Este é o oposto de De produção de aditivos (como a impressão 3D), que constrói peças camada por camada, ou manufatura formativa (como forjamento ou estampagem), que remodela o material sem removê-lo. A usinagem é exclusivamente subtrativo. Você começa com mais material do que você precisa e metodicamente cortá-lo. Este processo é valorizado por sua capacidade de produzir peças com incrível precisão, excelente acabamentos de superfície, e propriedades materiais superiores, pois funciona com um bloco sólido e homogêneo de metal, em vez de uma coleção fundida de pós ou filamentos. Frank estava certo: é uma escultura, regida pelas leis da física.

O que é torneamento e por que é essencial?

Imagine um oleiro em uma roda de fiar. Suas mãos são a ferramenta fixa, e a argila que gira é a peça de trabalho. Esta é a essência da volta. É um processo de usinagem usado para criar peças cilíndricas ou cônicas peças girando uma peça de trabalho contra um único ponto de corte ferramenta. A máquina que realiza esta operação é o rei indiscutível da oficina mecânica: a torno.

Em um torno, a peça de trabalho é fixada firmemente em um mandril giratório e girada em alta velocidade. A ferramenta de corte é montada em um suporte de ferramenta rígido, que é movido linearmente pelo operador (ou um computador em um Torno CNC).

• Quando a ferramenta se move paralelo ao eixo de rotação, ele cria um diâmetro constante, um processo chamado de “giro”.
• Quando a ferramenta se move perpendicular ao eixo de rotação, ele cria uma face plana na extremidade da peça, um processo chamado de “faceamento”.
• Movendo a ferramenta em ângulo, você pode criar cones ou chanfros. Usando ferramentas com formatos especiais, você pode cortar ranhuras, roscas e perfis complexos.

Que tipos de peças são feitas por torneamento?

O torneamento é o processo ideal para qualquer peça fundamentalmente redonda. O mundo está cheio deles:

• Eixos e eixos: Os componentes rotativos que transmitem potência em tudo, desde um motor de carro para uma turbina eólica.
• Pinos e cavilhas: Usado para localizar e alinhar componentes com alta precisão.
• Parafusos e Parafusos: As roscas em um fixador são uma operação de torneamento clássica.
• Polias e Flanges: Rodas ranhuradas para correias e discos planos para conectar tubos.
• Bicos e conexões: Cônico e peças roscadas para controlar o fluxo de fluidos.

O torno é uma das máquinas-ferramentas mais antigas, e seu princípio é simples, mas incrivelmente poderoso. É a principal forma pela qual o mundo cria peças que giram.

O que é fresamento e como ele difere do torneamento?

Se girar é a roda do oleiro, moagem é o cinzel do escultor. Na fresagem, os papéis são invertidos: a ferramenta de corte gira, enquanto a peça de trabalho é mantida parada sobre uma mesa móvel. A máquina utilizada é uma moagem máquina, muitas vezes chamado de “moinho”.

A ferramenta de corte, conhecida como final moinho or fresa, normalmente possui múltiplas arestas de corte (canais). À medida que gira em alta velocidade, a peça de trabalho é alimentada. Ao mover a mesa da peça de trabalho nos eixos X, Y e Z, o operador pode criar uma vasta gama de formas.

• Faceamento: Utiliza um cortador de grande diâmetro para criar uma superfície perfeitamente plana na parte superior de uma peça.
• Fresamento periférico (ou fresamento de topo): Utiliza a lateral do cortador rotativo para criar paredes verticais, ranhuras e ombros.
• Embolsar: Usinagem de um recesso ou cavidade na superfície de uma peça.
• Contornando: Usando o moinho para seguir um caminho complexo 2D ou 3D, criando superfícies curvas e formas orgânicas.

Que tipos de peças são feitas por fresamento?

A fresagem é usada para criar formas prismáticas (não cilíndricas). É a ferramenta essencial para a criação dos blocos de construção da maioria das máquinas:

• Blocos de motor: As características internas e externas complexas são todas fresadas.
• Suportes e alojamentos: Componentes que mantêm outras peças no lugar.
• Moldes e Matrizes: Para injeção moldagem e estampagem, exigindo cavidades 3D complexas.
• Coletores: Blocos de metal com passagens de fluidos intrincadas e interconectadas.

A diferença fundamental entre torneamento e fresamento está no que se move. O torneamento gira a peça; o fresamento gira a ferramenta. Essa simples distinção cria dois universos completamente diferentes de formatos possíveis. A maioria das peças complexas, na verdade, requer ambos os processos — um eixo pode ser torneado em um torno para obter seu formato redondo e, em seguida, movido para uma fresadora para ter uma ranhura plana ou uma chaveta cortada nele.

Por que a furação é considerada um processo básico de usinagem?

O terceiro pilar é o mais simples e familiar: perfuração. Este é o processo de criar um furo redondo em uma peça de trabalho. Assim como a fresagem, utiliza uma ferramenta de corte rotativa, mas com uma diferença fundamental: a ferramenta, chamada de broca, move-se apenas ao longo do seu próprio eixo (o eixo Z), mergulhando diretamente no material.

Embora uma furadeira manual seja uma ferramenta doméstica comum, em uma oficina mecânica, a perfuração é feita em uma furadeira para precisão, ou como uma operação em uma fresadora ou torno. A furadeira de coluna garante que o furo fique perfeitamente perpendicular à superfície e permite que o operador aplique uma pressão controlada e constante.

A perfuração costuma ser o primeiro passo antes de outras operações. Por exemplo, você precisa perfurar um furo antes de poder rosqueá-lo ou usar uma ferramenta de mandrilar para tornar o furo maior e mais preciso.

A perfuração é onipresente. É usada para:

• Criação de furos de folga para parafusos e porcas.
• Fazer furos piloto para operações de perfuração maiores.
• Perfuração de passagens para fluidos ou fiação.
• Reduzir o peso de um componente.

Esses três processos — torneamento, fresamento e furação — formam a base do mundo da manufatura subtrativa. São as principais ferramentas utilizadas para moldar metais. No entanto, não são as únicas. O que acontece quando você precisa de um furo perfeitamente quadrado, um acabamento espelhado ou precisa cortar um material tão duro que uma ferramenta comum nem consegue arranhá-lo? Para isso, precisamos recorrer aos especialistas.

Conhecemos os três titãs da oficina mecânica: torneamento, fresamento e furação. Eles são os que movimentam a terra, os carregadores de peso responsáveis ​​por desbastar as formas primárias da maioria dos componentes. Eles pegam um bloco sólido e lhe dão a forma geral de um suporte, um eixo ou uma carcaça. Mas o que acontece quando a "forma geral" não é boa o suficiente? E quanto ao último milésimo de polegada que faz a diferença entre um encaixe malfeito e uma superfície de apoio de precisão? E quanto às formas que nenhuma ferramenta rotativa consegue criar? Para esses desafios, precisamos recorrer aos especialistas.

Frank costumava chamar isso de "a diferença entre os carpinteiros e os marceneiros". Os carpinteiros (torneando e fresando) estruturam a casa — ela é forte, funcional e acerta o formato. Mas os marceneiros entram em cena para criar o acabamento impecável, as juntas perfeitas e os detalhes intrincados que transformam uma estrutura em uma obra de arte. Na usinagem, nossos marceneiros são os responsáveis ​​pelos processos de retificação, serragem e brochamento. E quando nos deparamos com um problema que nem mesmo o melhor artesão consegue resolver com uma ferramenta convencional, recorremos aos mágicos — os processos não tradicionais, como a eletroerosão.

Quando a retificação é uma escolha melhor do que a fresagem ou o torneamento?

Imagine tentar cortar um pedaço de granito com uma faca de aço. A faca, por ser mais macia, ficaria cega e deslizaria pela superfície. Este é exatamente o problema que os maquinistas enfrentam ao trabalhar com granito endurecido. aço ou quando precisam de um acabamento de superfície tão suave que é como um espelho. A solução é moagem.

A retificação é um processo de usinagem que utiliza uma roda abrasiva rotativa para remover quantidades muito pequenas de material. Pense nisso como uma versão de alta velocidade e ultraprecisa do lixamento. Em vez de uma única aresta de corte, a roda de retificação é feita de milhões de grãos abrasivos microscópicos e superduros (como óxido de alumínio ou boro cúbico). nitreto). Cada pequeno grão atua como uma ferramenta de corte microscópica, raspando uma lasca minúscula.

Por que escolher a moagem?

Você recorre à moagem por dois motivos principais:

1. Trabalhando com materiais duros: Depois que uma peça de aço é tratada termicamente para torná-la dura e resistente ao desgaste (como um rolamento de esferas ou uma ferramenta de corte), ela geralmente fica dura demais para ser cortada com eficácia por um torno ou fresadora tradicional. A retificação é uma das poucas maneiras de moldar esses materiais endurecidos.
2. Alcançando alta precisão e precisão Acabamentos de superfície: a retificação pode produzir peças com tolerâncias dimensionais e acabamentos superficiais muito melhores do que fresamento ou torneamento. Enquanto uma boa fresa pode manter uma tolerância de +/- 0.001 polegada (um milésimo de polegada), uma retificadora pode facilmente atingir +/- 0.0001 polegada (um décimo de milésimo de polegada). A superfície resultante é incrivelmente lisa e frequentemente reflexiva.

As máquinas de moagem vêm em várias formas, como retificadoras de superfície (para criar superfícies perfeitamente planas), moedores cilíndricos (para acabamento externo de eixos) e moedores internos (para acabamento do interior dos furos). É quase sempre uma operação de acabamento, realizada após a remoção da maior parte do material por torneamento ou fresamento. É o toque final e preciso que traz um parte para sua final dimensão.

Por que o corte é considerado um processo de usinagem?

Pode parecer estranho colocar uma serra simples na mesma categoria de uma serra multimilionária moinho CNC, mas serrar é um processo de usinagem legítimo e essencial. Como todas as outras usinagens, utiliza uma ferramenta de corte (uma lâmina dentada) para remover material na forma de cavacos e criar uma característica (um corte).

O mais comum máquina de serra industrial é o Serra de fita, que utiliza uma lâmina longa e contínua que se move em uma direção. Isso é muito mais eficiente do que uma serra de arco reciprocante. Serras industriais também utilizam um fluxo constante de líquido refrigerante para evitar o superaquecimento da lâmina e para remover os cavacos, permitindo cortes surpreendentemente rápidos e precisos.

Qual é a função da serragem em uma oficina mecânica?

Serrar tem uma função primária e indispensável: cortar o caldo cru em um tamanho administrável. Antes que qualquer torneamento ou fresamento possa ocorrer, aquela barra de aço de 20 pés de comprimento ou placa de 4 pés por 8 pés de o alumínio precisa ser cortado em um pedaço bruto — um pedaço de material ligeiramente maior que a peça final. A serra é a ferramenta para esse trabalho.

Embora não seja tão precisa quanto outras operações de usinagem, uma serra industrial moderna ainda pode manter tolerâncias de alguns centésimos de polegada, o que é mais do que suficiente para criar os blanks iniciais. Sem a serra, todas as oficinas mecânicas do mundo parariam. É a primeira operação na vida útil de quase todas as peças usinadas.

Como usinar um furo quadrado?

Este é um enigma clássico de maquinista. Uma broca, por sua própria natureza, cria um furo redondo. Uma fresa de topo pode criar uma cavidade com fundo plano, mas, por ser uma ferramenta redonda e rotativa, sempre deixará um raio nos cantos. Então, como obter um canto interno perfeitamente afiado e quadrado? A resposta está em um processo inteligente e poderoso chamado brochar.

A abordar É uma ferramenta longa com uma série de dentes de corte dispostos em altura crescente. À medida que a broca é empurrada ou puxada através de um furo redondo pré-perfurado, cada dente sucessivo realiza um corte um pouco mais profundo. Os dentes finais da broca têm o formato exato da característica desejada. O processo é incrivelmente rápido — basta uma única passada — e extremamente repetível.

Para que serve o brochamento?

Brochamento é o método mais utilizado para criar formas internas específicas e não redondas:

• Ranhuras internas: Uma ranhura quadrada ou retangular dentro do furo de uma engrenagem ou polia que se encaixa em uma chaveta em um eixo, impedindo que ela deslize. Este é o uso mais comum para brochamento.
• Splines: Uma série de rasgos de chaveta dispostos ao redor do interior de um furo, usados ​​para aplicações de alto torque, como em transmissões automotivas.
• Furos quadrados, hexagonais ou duplo D: Para fixadores especiais ou interfaces de ferramentas.

A principal limitação da brochagem é que a ferramenta é específica para um formato e tamanho, tornando-a mais adequada para produção em alto volume onde o custo do costume A brochagem pode ser justificada. Para uma peça única, um maquinista provavelmente usaria outro método, como eletroerosão.

Como a eletricidade pode ser usada para usinar metal?

Frank tinha um kit extrator de torneira quebrado, composto apenas por pequenas hastes de metal e uma grande fonte de alimentação. Um dia, um novato quebrou uma torneira de aço temperado bem no fundo de uma caixa de valor inestimável. motor de alumínio bloco. Nenhuma furadeira conseguia tocar na torneira, e tentar retirá-la danificaria as roscas. Frank calmamente conectou seu kit. Ele usou uma haste de latão como eletrodo, submergiu a área em fluido dielétrico e começou a pulsar uma corrente elétrica de alta frequência. Na hora seguinte, com um zumbido suave, a torneira simplesmente se desintegrou em pó, deixando as roscas de alumínio completamente intocadas. Foi pura magia.

Essa magia é Usinagem por Descarga Elétrica (EDM). É um não tradicional processo de usinagem que remove material utilizando uma série de descargas elétricas rápidas e recorrentes (faíscas) entre um eletrodo (a ferramenta) e a peça de trabalho. A peça de trabalho e o eletrodo são submersos em um fluido dielétrico, que atua como isolante até que seja aplicada tensão suficiente para gerar uma faísca. Cada faísca cria uma pequena bolsa de calor intenso (8,000 a 12,000 °C), derretendo e vaporizando uma partícula microscópica da peça de trabalho, que é então eliminada pelo fluido.

Por que o EDM é tão poderoso?

O mecanismo exclusivo do EDM oferece diversas vantagens incríveis:

• Ele pode usinar qualquer material condutor, independentemente de sua dureza. Este é o seu superpoder. É usado para trabalhar em aços para ferramentas endurecidos, carbonetos e superligas exóticas impossíveis de usinar convencionalmente.
• Não cria forças de corte. Como o eletrodo nunca toca fisicamente a peça de trabalho, não há pressão da ferramenta, permitindo a criação de recursos extremamente frágeis e de paredes finas sem distorção.
• Pode criar formas complexas. O eletrodo pode ser usinado em qualquer formato, permitindo a criação de cavidades e características complexas que são impossíveis com ferramentas rotativas, incluindo cantos internos afiados.

Existem dois tipos principais: Die Sinker EDM (que usa um eletrodo formado para “afundar” uma forma na peça, como fazer uma cavidade de molde) e Fio EDM (que usa um fio de latão fino e em bobina contínua como eletrodo para fazer cortes 2D precisos, como uma serra de fita de alta tecnologia). A eletroerosão é mais lenta e mais cara do que a usinagem convencional, mas, para os trabalhos certos, não é apenas a melhor opção — é a única opção.

Agora temos um conjunto completo de ferramentas, desde a potência bruta de um torno até a precisão cirúrgica de uma máquina de eletroerosão. Mas como decidir qual ferramenta usar? Na seção final, construiremos a ferramenta definitiva lista de verificação de projeto para capacidade de fabricação. Vou lhe dar os cinco mandamentos para projetar peças usinadas e explicar como uma simples decisão sobre um desenho pode significar a diferença entre uma peça de US$ 10 e uma peça de US$ 1,000.

Percorremos toda a oficina, desde os tornos pesados ​​que processam lascas enormes até a centelha etérea do EDM máquina que vaporiza metal sem nem mesmo tocá-lo. Vimos a força bruta, a precisão e a magia especializada. Mas um maquinista não sabe apenas como para operar essas máquinas; um grande maquinista sabe porque e quando para usar cada um. E um ótimo engenheiro projeta peças de uma forma que torne essa escolha fácil, eficiente e barata.

Esta ponte entre o design e a produção é chamada Design para Manufaturabilidade (DFM)Frank tinha uma maneira brutal, mas eficaz, de ensinar isso. Se um jovem engenheiro lhe trouxesse um desenho com uma característica "impossível" — como um canto interno perfeitamente afiado em um encaixe fresado — ele não diria simplesmente não. Ele diria: "Claro, eu posso fazer isso. Levarei quatro horas na máquina de eletroerosão e vai custar US$ 800". Então ele parava, pegava sua caneta vermelha, desenhava um pequeno raio no canto e dizia: "Ou você pode me deixar usar uma fresa de topo de um quarto de polegada, terminarei em cinco minutos e custará US$ 20. A escolha é sua". Era uma lição que você só precisava aprender uma vez. O custo de uma peça não é determinado na fábrica; é determinado na fase de projeto.

Como você pode projetar uma peça que seja fácil de usinar?

O princípio mais fundamental do DFM para usinagem é respeitar a natureza das ferramentas. A grande maioria da usinagem é feita com fresas rotativas. Este método simples fato leva aos cinco mandamentos para projetar peças usinadas com boa relação custo-benefício. Segui-los fará de você um herói para seus operadores e economizará uma fortuna para sua empresa. Ignorá-los é a maneira mais rápida de projetar uma peça desnecessariamente cara ou completamente impossível de fabricar.

Mandamento 1: Amarás os raios nos cantos internos

Como a lição de Frank nos ensinou, uma fresa rotativa não pode criar um canto interno vivo. Ela sempre deixará um raio igual ao raio da ferramenta. Exigir um canto vivo (um "raio zero") força um processo secundário, muito mais caro, como a eletroerosão.

• Bom design: Faça um raio generoso em todos os cantos verticais internos. Uma boa regra é fazer o raio de pelo menos 3 mm (1/8″) ou mais. Melhor ainda, especifique o raio como "Max R0.125", o que dá ao maquinista a flexibilidade de usar qualquer ferramenta com até um quarto de polegada de diâmetro.
• Design ruim: Chamando uma curva fechada com R0 ou um raio muito pequeno que requer uma fresa de topo pequena, frágil e cara.

Mandamento 2: Manterás a profundidade dos buracos razoável

Perfurar um furo profundo e de pequeno diâmetro é uma das operações mais desafiadoras em uma oficina mecânica. Quanto mais profundo o furo, mais difícil é a saída dos cavacos e a chegada do líquido de arrefecimento. de ponta. A broca pode ficar obstruída, superaquecer e quebrar profundamente dentro da peça - um falha catastrófica.

• Bom design: Evite furos com relação profundidade/diâmetro maior que 4:1 sempre que possível. Se você precisar de um furo profundo, esteja preparado para o aumento significativo do custo, pois o operador precisará usar ciclos especiais de "furação por percussão" (furar um pouco, retrair para remover cavacos e repetir), o que leva muito mais tempo.
• Design ruim: Especificando um furo de 1/8″ de diâmetro com 2 polegadas de profundidade em um pedaço de aço inoxidável sem uma razão muito, muito boa.

Relação espessura do comando em relação à parede. Isso pode causar vibração ("trepidação") durante a usinagem, o que resulta em um acabamento superficial ruim e pode até mesmo quebrar a ferramenta de corte.

• Bom design: Mantenha paredes espessas e resistentes. Se estiver usinando uma caixa ou alojamento, certifique-se de que as paredes tenham pelo menos 1.5 mm de espessura para alumínio e 0.8 mm para aço, e muito mais espessas, se possível.
• Design ruim: Projetar uma peça com paredes longas e sem suporte, tão finas quanto papel.

Mandamento 4: Minimizarás o número de configurações

Toda vez que o o maquinista tem que soltar a peça, girá-lo e fixá-lo novamente em uma nova orientação para acessar diferentes recursos, o que leva tempo e apresenta potencial para erros. Isso é chamado de "configuração". Uma peça que pode ser usinado completamente de um lado (uma única configuração) é sempre mais barato do que uma peça que precisa ser virada cinco vezes.

• Bom design: Tente projetar elementos no mesmo plano ou acessíveis na mesma direção. Se os elementos precisarem estar em lados opostos, certifique-se de que haja boas superfícies paralelas para o operador fixar na segunda configuração.
• Design ruim: Um cubo com uma característica complexa e precisa em todas as seis faces, exigindo seis configurações separadas e realinhamento meticuloso a cada vez.

Mandamento 5: Padronizarás

Os maquinistas têm tamanhos de ferramentas padrão (brocas, fresas de topo, machos) prontamente disponíveis. Projetar uma peça que requer uma ferramenta fora do padrão é como pedir a um carpinteiro para construir uma casa com parafusos que exigem uma chave de fenda especial e personalizada. É possível, mas é lento e caro.

• Bom design: Use tamanhos de furos padrão que correspondam às brocas comuns. Use tamanhos de rosca padrão, como 1/4″-20 ou M6. Ajuste os raios dos cantos para tamanhos comuns de fresas (por exemplo, um raio de 0.25″ para uma fresa de 0.5″).
• Design ruim: Especificando um furo de 0.317 polegadas de diâmetro ou uma rosca de 7/16″-18. O maquinista terá que encomendar uma ferramenta especial, o que aumentará o custo e o prazo de entrega do trabalho.

Como escolher o processo de usinagem correto?

Agora que temos nossos mandamentos do DFM, como conectamos um projeto ao processo correto? É uma árvore lógica que geralmente se resume a quatro questões-chave: Material, Precisão, Geometria e Quantidade.

Estudo de caso: O suporte simples

Vamos imaginar que precisamos fazer um suporte simples em forma de L a partir de um bloco de alumínio. Ele tem dois furos passantes e um furo roscado.

1. Material? Alumínio. É macio e fácil de cortar. Todos os processos convencionais (serrar, fresar, furar, rosquear) estão disponíveis.
2. Precisão? Tolerâncias padrão de +/- 0.005″. Sem problemas para um padrão moinho CNC. Não é necessário moer.
3. Geometria? Um formato prismático simples com furos. Este é o pão com manteiga da fresagem e furação. Sem curvas complexas ou cantos internos que exigiriam eletroerosão ou brochamento.
4. Quantidade? Precisamos de 500 peças.

O Plano de Fabricação:

1. Serrar: Corte 500 pedaços de uma barra longa de alumínio.
2. Fresagem (Configuração 1): Prenda a peça bruta em uma morsa. Use uma fresa de facear grande para usinar a superfície superior até ficar plana. Use uma fresa de topo para usinar o perfil externo do formato em "L".
3. Perfuração: Use uma broca para criar os dois furos passantes e o furo piloto para a rosca.
4. Tocando: Use uma torneira para cortar as roscas no terceiro furo.
5. Fresagem (Configuração 2): Vire a peça e deixe o outro lado com a espessura final.
6. Rebarbação: Agite as peças para remover quaisquer bordas afiadas.

Este é um plano simples e econômico que se baseia nos três grandes processos.

Estudo de caso: Cavidade de molde de aço temperado

Agora, vamos projetar uma cavidade para um Molde de injeção. Será usado para fazer milhões de peças plásticas.

1. Material? Aço para ferramentas A2, tratado termicamente a 60 HRC. Este material é incrivelmente duro e resistente ao desgaste. Fresamento e furação convencionais estão fora de cogitação para as operações de acabamento.
2. Precisão? Extremamente alto. Tolerâncias de +/- 0.0002″ e um espelho acabamento de superfície são necessários para garantir que as peças plásticas liberar de forma limpa.
3. Geometria? Uma forma complexa e orgânica com vários cantos internos pequenos e afiados.
4. Quantidade? Apenas um.

O Plano de Fabricação:

1. Serrar: Corte uma peça bruta de um bloco de aço ferramenta A2 recozido (macio).
2. Moagem: Enquanto o aço ainda estiver macio, use uma Fresadora CNC para usinagem da forma geral da cavidade, deixando cerca de 0.010" de material extra em todas as superfícies críticas. Isso é chamado de "desbaste".
3. Tratamento Térmico: Envie o bloco desbastado para uma instalação de tratamento térmico para ser endurecido a 60 HRC.
4. Esmerilhamento: Use uma retificadora de superfície para levar as faces externas do bloco às suas dimensões finais e precisas.
5. EDM: Este é o passo chaveCrie um eletrodo de grafite ou cobre com o formato inverso exato da cavidade final. Use uma máquina de eletroerosão por penetração para gravar lenta e precisamente o formato final no bloco de aço temperado, criando cantos vivos e detalhes finos que a fresagem não conseguiria.
6. Polimento: Polir a cavidade manualmente para obter o acabamento espelhado desejado.

Aqui, o processo é ditado pela dureza do material e pela complexidade da geometria, forçando-nos a utilizar processos especializados de retificação e eletroerosão. O custo desta única peça será de milhares de dólares, justificado pelo seu papel na produção de milhões de peças plásticas baratas.

Conclusão: Uma Sinfonia de Subtração

O mundo da usinagem é uma sinfonia de subtração. Cada um dos nove processos que exploramos é um instrumento com uma voz única e um papel específico a desempenhar. A força bruta do torneamento e da fresagem reside na percussão e no baixo, que estabelecem o ritmo fundamental da peça. A furação adiciona as notas nítidas e precisas. Os processos de acabamento — retificação, serragem e brochamento — são os instrumentos de sopro e as cordas, que adicionam as melodias e harmonias refinadas que dão vida à peça. E os métodos não tradicionais, como a EDM, são os solistas, capazes de realizar feitos de tirar o fôlego que nenhum outro instrumento consegue alcançar.

Um designer que entende desses instrumentos pode compor uma peça elegante, eficiente e econômica. Um designer que não entende é como um compositor escrevendo um solo de trompete com uma frequência mais grave do que o instrumento consegue tocar – o resultado é frustrante, caro e, em última análise, um fracasso. Ao adotar os princípios do DFM e respeitar as capacidades de cada processo, você não está apenas projetando uma peça; você está compondo um projeto para o sucesso, garantindo que sua visão possa ser concretizada de forma bela e acessível pelos músicos qualificados da oficina mecânica.

Perguntas Frequentes (FAQs)

Qual é o tipo mais comum de usinagem?

De longe, os três tipos mais comuns de usinagem são torneamento, fresamento e furação. Esses três processos formam a base da fabricação moderna e são responsáveis ​​pela produção da grande maioria dos recursos em peças usinadas.

Qual é a diferença entre usinagem e fabricação?

Fabricação é o termo amplo para conversão de matérias-primas em produtos acabados. Isso pode incluir processos como fundição, moldagem, forjamento e montagem. Usinagem é um específico subconjunto de fabricação. É um processo subtrativo que utiliza ferramentas de corte para remover material e moldar uma peça, normalmente uma feito de metal ou plástico.

A impressão 3D é um tipo de usinagem?

Não, a impressão 3D é o oposto da usinagem. A usinagem é uma subtrativo processo (você começa com um bloco e remove o material), enquanto a impressão 3D é um aditivo processo (você começa do nada e adiciona material camada por camada). São duas abordagens fundamentalmente diferentes para a fabricação.

Por que é chamado de usinagem “CNC”?

Suportes CNC pela Controle numérico computadorizadoAs primeiras máquinas manuais exigiam um operador habilidoso para girar manivelas e puxar alavancas para controlar a posição da ferramenta. usinagem CNC, os movimentos da ferramenta são controlados por um programa de computador (normalmente código G), permitindo incrível precisão, repetibilidade e a criação de formas complexas que seriam impossíveis manualmente.

Qual processo de usinagem é o mais caro?

Geralmente, os processos não tradicionais são os mais caros por hora. EDM é frequentemente considerado um dos mais caros devido à sua lenta taxa de remoção de material e ao custo das máquinas e consumíveis (eletrodos e fluido dielétrico). No entanto, para as tarefas específicas que executa (como usinagem de materiais endurecidos), é frequentemente o mais rentável solução geral. O custo real de qualquer operação depende da geometria, do material e da quantidade da peça.

Referências

• Degarmo, EP, Black, JT, & Kohser, RA (2017). Materiais e processos de fabricação da DeGarmo. Wiley.
• Groover, deputado (2012). Fundamentos da Manufatura Moderna: Materiais, Processos e Sistemas. John Wiley & Filhos.
• Manual de Máquinas. (2020). 31ª Edição. Industrial Press Inc.
• Smid, P. (2008). Manual de programação CNC. Imprensa Industrial Inc.

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