A maioria das indústrias CNC modernas depende de peças usinadas com tolerâncias restritas, acabamentos suaves e alta confiabilidade. Tudo isso torna os produtos modernos robustos, eficientes e competitivos. Tudo isso impulsiona o progresso industrial. No entanto, essas peças não serão produzidas sozinhas. Devemos à engenharia de precisão CNC todas as peças de alta qualidade que nos permitem dirigir carros, voar para diferentes continentes e ficar sentados aqui lendo este texto. Produzir peças precisas é uma tarefa árdua que envolve várias etapas na indústria de fabricação de protótipos.
Desenvolvimento de projetos de peças de precisão
Há uma disputa constante entre projetistas e engenheiros mecânicos sobre a precisão das peças desenvolvidas. Os projetistas abordam os problemas que encontram a partir de uma perspectiva teórica e, idealmente, desejam que cada parte da máquina tenha uma precisão perfeita e o mais próximo possível da geometria ideal. No entanto, se fizéssemos as coisas da maneira que os designers gostariam, tudo custaria uma quantia insuperável de dinheiro e proporcionaria pouca eficiência adicional. Aliás, o mesmo poderia ser dito sobre a complexidade geométrica.
É por isso que os engenheiros de produção e designers têm dificuldades. Existe até uma piada que diz que a peça ideal do engenheiro de produção é um bloco de madeira, enquanto o projetista quer construir um avião. O resultado é um produto que apresenta superfícies de alta precisão em vez de peças de alta precisão. Essa luta elimina os recursos economicamente ineficientes e reduz os custos do produto, mantendo o alto desempenho.
Determinação das principais tarefas tecnológicas
Agora que estabelecemos que as peças de alta precisão são, na verdade, peças com superfícies ou grupos de superfícies de alta precisão, fica claro que o processo de fabricação pode ser dividido em duas fases. Na primeira fase, a peça necessária é fabricada com qualidade normal, deixando algum excesso de material nas superfícies que requerem maior precisão.
A segunda fase trata de atingir os requisitos de precisão e desempenho exigidos (como dureza do material, resistência à tração, parâmetros adicionais de acabamento superficial). Cada peça representa uma tarefa individual separada com sua própria combinação de características, e é importante considerar como essas tarefas podem ser realizadas antes de projetar o processo de fabricação. Se a peça tiver muitas superfícies precisas com diferentes valores de TI, a segunda fase do processo de fabricação pode ser dividida em grupos de TI.
Estratégia de engenharia CNC
A usinagem de precisão CNC é feita principalmente por retificação, pois produz os melhores resultados. O material deve ter uma dureza mínima para ser retificado com eficiência, portanto as peças geralmente são tratadas termicamente até certo ponto. No entanto, a maioria dessas peças requer um endurecimento complexo em vários estágios, então você realmente precisa se preocupar em como restaurar as superfícies de base após o tratamento.
Por exemplo, a tarefa final pode ser realizada usinando ambas as superfícies em uma única configuração ou fixando a peça em uma superfície enquanto usina a outra.
Como atender aos requisitos de desempenho
Muitas peças de alta qualidade possuem requisitos especiais. As engrenagens, por exemplo, devem ter superfícies muito duras, mantendo a massa macia do material. Isto é conseguido através do endurecimento da superfície. Outras peças requerem o uso de carbono ou nitrogênio em conjunto com tratamento térmico para atingir a dureza necessária. Há peças que precisam ser revestidas e a camada de revestimento é tão fina que contém íons ou átomos individuais. E todos os métodos são bastante complexos e exigem parâmetros próprios para cada material e dureza ou propriedade do revestimento.
Como voce resolve isso? Imagine que você tem um eixo especial que precisa ser nitrocarbonizado. Você nunca fez isso antes e investir nesse método é demorado e inútil, porque pode acontecer que você nunca o use depois que o lote estiver pronto. Bem, encontrei duas soluções. Eles terceirizam. Pode haver uma oficina de máquinas ou protótipos próxima que possa realizar essas operações para você.
O custo por peça pode ser maior, mas na realidade você economiza em investimentos e custos de mão de obra. A outra opção é conversar com o designer e convencê-lo a mudar para um material mais caro e que não exija um tratamento tão complexo. A usinabilidade geral do material pode ser menor, mas é possível que você ainda economize dinheiro ao renunciar à introdução de uma tecnologia até então desconhecida.
Medição de alta precisão e controle de qualidade
Uma das tarefas mais importantes na engenharia de precisão CNC é descobrir se a peça que você está criando realmente possui a qualidade exigida. Esta não é uma tarefa trivial, pois as peças usinadas CNC de alta precisão geralmente têm uma tolerância mais restrita do que a maioria dos dispositivos de medição. Que recomendações existem aqui?
- Evite usar gabaritos tanto quanto possível. Cada elemento do sistema de medição introduz erros adicionais, por isso é melhor evitá-los completamente. Medições modernas de alta precisão são realizadas colocando a peça de trabalho (se possível) sobre uma laje de pedra muito plana.
- Medições ópticas são uma boa opção. A maioria das ferramentas de medição depende do contato físico para medir a tolerância ou o acabamento superficial. No entanto, as peças em contato desgastam-se e perdem a precisão. Este não é o caso das ferramentas de medição óptica e nenhuma substância indesejada pode interferir quando a ferramenta e a peça entram em contato.
- Se não houver como determinar a precisão da peça, teste-a. Esta é a única maneira de realmente determinar se os requisitos de desempenho da peça são suficientes. Você também pode medir os requisitos da peça de forma indireta. Por exemplo, eixos de alta velocidade, como aqueles usados em ferramentas de retificação e equipamentos de mistura de medicamentos, exigem um desvio de IT4 ou menos, o que é virtualmente impossível de medir. Eles são, portanto, simplesmente instalados em rolamentos de asa e testados. Se a temperatura operacional do eixo estiver dentro dos limites, significa que o desvio é pequeno o suficiente.
