A usinagem CNC se estabeleceu na indústria de manufatura como um dos métodos mais versáteis e confiáveis de produção de peças e produtos. Este processo permite a produção de uma ampla gama de materiais, incluindo metais, plásticos e compósitos.
Embora a usinagem CNC seja versátil e produtiva, o conhecimento do processo de projeto e da operação da máquina ainda é importante se você deseja produzir produtos de alta qualidade. É por isso que neste guia de projeto de usinagem CNC discutiremos tudo o que você precisa saber sobre projetos e diretrizes de usinagem CNC. Então continue lendo.
Regras básicas ao projetar para usinagem CNC
Aqui estão algumas regras básicas que você deve ter em mente ao projetar a usinagem CNC.
- Projete peças para usinagem fácil com ferramentas de grande diâmetro, pois isso permite um processamento mais rápido e garante que você não precise de ferramentas especiais.
- A profundidade das cavidades não deve ser superior a quatro vezes a sua largura, pois isso dificulta um pouco o processamento.
- Ao projetar, leve em consideração o sentido principal permitido pela sua máquina, bem como o número padrão de eixos para evitar complicações.
- Ao editar o texto, não utilize tamanhos menores que 20 pontos para evitar erros no texto gravado.
Limitações de projeto para usinagem CNC
É verdade que a usinagem CNC é versátil e nem todos os projetos são possíveis. Em outras palavras, existem restrições e limitações que você precisa conhecer para garantir uma edição tranquila. As duas principais limitações do projeto CNC são:
Geometria da ferramenta
A maioria das ferramentas de corte CNC tem um comprimento de corte limitado. Eles também estão disponíveis em formas e geometrias cilíndricas. Ao remover materiais de uma peça, essas ferramentas de corte transferem sua geometria cilíndrica para a peça. Por esta razão, os cantos internos de uma peça sempre possuem um raio, independentemente do tamanho da ferramenta de corte.
Acesso à ferramenta
O acesso à ferramenta torna-se um grande problema ao trabalhar em uma peça com uma relação profundidade/largura significativa. Este problema se deve ao fato de as máquinas CNC cortarem colocando as ferramentas de corte na peça por cima.
Em outras palavras, seria difícil usinar uma peça que não fosse acessível por cima. A única exceção a esta regra ocorre com usinagem de rebaixo para peças usinadas CNC.
Este problema de acesso à ferramenta pode ser resolvido alinhando os recursos da sua peça ou componente em uma das seis direções cardeais. Além disso, o acesso à ferramenta não é mais limitado pelo uso de usinagem CNC de cinco eixos com excelente capacidade de retenção de peças.
Diretrizes de projeto de usinagem CNC
No mundo da usinagem CNC, não existem padrões universalmente aceitos. Isto ocorre principalmente porque a indústria e as máquinas utilizadas estão em constante evolução. No entanto, algumas práticas recomendadas e recomendações podem ajudar a garantir que a qualidade do seu design permaneça excelente. Essas recomendações incluem:
1. Bordas internas
O raio do canto vertical deve ser de pelo menos um terço da profundidade da cavidade ao criar arestas internas. Você pode usar uma ferramenta de diâmetro com a profundidade de cavidade recomendada ao usar os raios de canto especificados.
Raios de canto ligeiramente maiores que o valor recomendado permitem cortar ao longo de um arco em vez de um ângulo de 90 graus, produzindo um acabamento superficial de melhor qualidade. Se você precisar de um ângulo de 90 graus, é recomendado usar um corte inferior em T-bone em vez de reduzir o raio do canto.
2. Buracos
Para fazer furos, os maquinistas podem usar brocas ou fresas de topo. É melhor usar tamanhos de broca padrão, medidos em unidades métricas ou imperiais, como guia ao determinar o diâmetro dos furos em seu projeto.
Tecnicamente, qualquer dimensão superior a um milímetro é possível. Os operadores de máquinas usam alargadores e ferramentas de perfuração para fazer furos que devem estar dentro de tolerâncias precisas. Para furos que exigem alta precisão e são menores que 20 milímetros, é melhor usar um diâmetro padrão.
Ao projetar peças para usinagem CNC, quatro vezes o diâmetro nominal é a profundidade máxima sugerida para cada furo, mas 40 vezes é viável. O diâmetro nominal é geralmente 10 vezes a proporção.
3. Tópicos
O tamanho mínimo de rosca usado no desenvolvimento de peças usinadas CNC é M2, mas geralmente M6 ou superior é o ideal. Os maquinistas podem limitar o risco de quebra de rosca usando máquinas de rosqueamento CNC para cortar roscas até o tamanho M6.
O comprimento mínimo da rosca deve ser 1,5 vezes o diâmetro nominal, enquanto o comprimento recomendado é três vezes o comprimento normal. Para qualquer rosca menor que M6, você deve adicionar um comprimento sem rosca na parte inferior do furo que seja 1,5 vezes o diâmetro nominal. Para roscas maiores que M6, é melhor rosquear todo o comprimento do furo.
4. Cavidades e bolsas
Como as fresas de topo têm um limite no comprimento de corte, a profundidade da cavidade recomendada pela indústria para cada projeto é quatro vezes a sua largura. Uma relação profundidade/largura mais baixa resultaria em maior evacuação de cavacos, deflexão da ferramenta e vibração.
O seu projeto CNC exige maiores profundidades? Uma maneira de resolver esse desafio é usar uma profundidade de cavidade variável e uma ferramenta especial.
5. Texto pequeno ou em relevo
Pode ser necessário rotular as peças com números de peça ou nomes de empresas. Adicionar texto parece muito legal em designs CNC personalizados, mas é demorado. A gravação eletroquímica ou a marcação a laser geralmente são melhores.
Melhores práticas para projetar peças com usinagem CNC
Aderir às melhores práticas e conhecer os fundamentos da usinagem CNC ajudam a garantir a alta qualidade das peças ou produtos. Com isso em mente, aqui estão algumas práticas recomendadas que você deve ter em mente ao projetar peças para usinagem CNC, dependendo do tipo de usinagem.
1. Projeto para fresamento CNC
O fresamento CNC é uma técnica de usinagem que utiliza fresas redondas para remover rapidamente o material da matéria-prima e criar a forma desejada. As fresadoras estão disponíveis em diversos designs, de 3 a 12 eixos.
1.1 Ferramentas de corte comumente disponíveis
Ao desenvolver suas ideias de design de peças CNC, considere as muitas ferramentas comumente usadas para fresamento CNC, como: B. Fresas de topo. Os custos e o tempo de entrega seriam significativamente reduzidos se fosse possível produzir as características e geometrias necessárias usando ferramentas comuns.
Ao criar seu projeto, considere também os tamanhos padrão da ferramenta, pois um projeto com raio menor que o padrão resultaria em complicações e custos de projeto.
1.2 Evite cantos internos afiados
É impossível obter cantos vivos com uma ferramenta de fresagem. A razão é que a ferramenta de corte usada aqui é redonda. Para usar uma fresadora CNC, seus cantos devem ter raios maiores do que a fresadora usada para criá-los. Idealmente, o diâmetro da ferramenta de corte é o dobro do raio que ela cria.
Os filetes também são necessários quando uma superfície inclinada ou chanfrada encontra uma parede vertical ou aresta viva. A menos que a superfície seja plana e perpendicular à ferramenta, uma fresa quadrada ou esférica sempre deixará material entre a parede e a superfície abaixo.
1.3 Evite slots profundos e estreitos
Ferramentas longas geralmente vibram e dobram, resultando em mau acabamento superficial. Portanto, a profundidade final de corte de uma fresa de topo não deve ser superior a 15 vezes o seu diâmetro ao cortar plástico, 10 vezes o seu diâmetro ao cortar alumínio e 5 vezes o seu diâmetro ao cortar aço.
Por exemplo, uma ranhura cortada em uma peça de aço usinada com uma fresa de topo de 0,5″ e 0,55″ de largura não deve ter profundidade superior a 2,75″. Como o raio interno do filete, ponto anterior, também depende do diâmetro da ferramenta, neste caso todos os raios internos devem ser maiores que 0,25″.
1.4 Construção com o maior raio interno possível
Uma fresa maior significa mais material removido por unidade de tempo, o que reduz o tempo e os custos de usinagem. Sempre use os raios internos máximos permitidos ao projetar. Se possível, evite raios menores que 0,8 mm.
Além disso, faça seus filetes um pouco maiores que o raio da fresa de topo. Por exemplo, use um raio de 0,130 polegada (3,3 mm) em vez de 0,125 polegada (3,175 mm). O cortador segue um caminho mais suave e dá à superfície um polimento mais fino.
2. Projeto para torneamento CNC
O torneamento CNC é um processo de usinagem que utiliza um torno para produzir peças com simetria axial e geometria cilíndrica. Neste processo, a peça é mantida em um mandril giratório enquanto a ferramenta de corte a corta no formato desejado. Este processo de usinagem resulta em melhor qualidade de superfície e tolerâncias mais restritas.
Aqui estão algumas dicas para criar um projeto para corte CNC com torno
2.2 Evite cantos internos e externos afiados
Ao projetar para usinagem CNC, é importante evitar cantos vivos tanto por dentro quanto por fora. Adicionar um raio ao canto interno é uma forma de garantir que a ferramenta não passe sobre uma superfície maior. Outra maneira de evitar cantos internos agudos é chanfrar levemente uma parede lateral íngreme. Como são necessários menos processos, pode ser mais fácil usinar contornos com uma única ferramenta de torneamento.
2.3 Evite peças longas e finas
Evite usar peças longas e com torneamento fino, pois é mais provável que elas girem de maneira desigual e chacoalhem na ferramenta. Ao fazer uma peça longa, tente deixar espaço na extremidade livre para uma broca piloto e use uma ponta para manter a peça girando em linha reta. Além disso, uma diretriz geral é uma relação comprimento/diâmetro de 8:1 ou menos.
2.4 Evite paredes finas
Semelhante ao fresamento, a remoção excessiva de material pode causar tensão desnecessária na peça. Paredes muito finas também reduzem a rigidez. No entanto, paredes finas dificultam a manutenção de tolerâncias rígidas. Por esse motivo, é melhor manter a espessura da parede das seções torneadas em seu projeto acima de 0,02 polegadas para usinagem CNC.
2.5 Simetria de recursos
Qualquer recurso adicionado a uma peça rotativa geralmente deve ser simétrico em relação ao eixo de rotação. Adicionar geometria ou recursos que não sejam rotacionalmente simétricos requer etapas de edição e configuração mais complicadas. Degraus, cones, chanfros e curvas são recursos ótimos para torneamento.
Às vezes é necessário adicionar recursos a uma peça torneada que não sejam rotacionalmente simétricas, o que pode exigir uma operação diferente. Você pode manter um pouco de simetria mesmo se necessário.
3. Calado para perfuração
Este termo refere-se a processos nos quais furos são perfurados em peças de trabalho. As ferramentas utilizadas neste processo possuem ponta cônica que permite penetrar profundamente no material durante a usinagem.
Considere as sugestões a seguir ao criar um projeto para furação CNC.
3.1 Profundidade adequada do furo
Nunca perfure mais do que 12 vezes o diâmetro da broca mais próximo. Isso ocorre porque brocas tão longas ou mais longas perdem rigidez, não são mais capazes de manter tolerâncias rígidas e quebram com mais facilidade. Se precisar cavar mais fundo, você também deve aumentar o diâmetro do furo.
Porém, se for absolutamente necessário um furo profundo, outra alternativa é perfurar em ambos os lados da peça. Tenha em mente que o processo de fabricação leva mais tempo e custa mais porque é necessária uma segunda instalação de processamento.
3.2 Evite furos parciais
Como existe uma grande probabilidade de a ponta migrar, devem ser evitados furos parciais. Entretanto, se apenas uma parte do furo for necessária, segure o eixo da broca no material para que a peça possa acomodar a maior parte do furo.
3.3 Mantenha o eixo de perfuração perpendicular à superfície
O eixo de perfuração deve ser perpendicular à superfície para evitar que a ponta se desvie. Um bolsão raso e de fundo plano fresado na superfície de um objeto redondo geralmente permite que a broca entre perpendicularmente à superfície da peça. A melhor forma de resolver este problema é com um furo piloto, embora esta escolha se torne mais necessária na programação da máquina CNC do que no projeto da peça CNC.
3.4 Evite perfurar cavidades
Certifique-se de que não haja vazios presentes na peça ao planejar os locais dos furos em suas ideias de projeto CNC. O furo pode facilmente cruzar a cavidade, se necessário, desde que o eixo central do furo o faça.
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Quem somos nós? Somos uma empresa de design e fabricação de usinagem CNC com anos de experiência em projeto e fabricação de produtos e peças para diversos setores. Nossa oficina CNC possui uma linha de máquinas CNC de 3 a 5 eixos e uma equipe de designers, engenheiros e maquinistas profissionais prontos para trabalhar em seu projeto, independentemente da complexidade.
Perguntas frequentes
O que é projeto CNC?
CNC significa controle numérico auxiliado por computador. É um processo de fabricação no qual uma máquina é equipada com códigos de controle para cortar uma peça no formato desejado.
Qual software é usado para projetar peças CNC?
O software de design usado para design CNC é chamado CAD (Computer Aided Design). Este software cria o design, que é então transferido para CAM (Computer Aided Manufacturing). O CAM então converte o projeto em código G, a linguagem compreendida pelas máquinas CNC.
Quais critérios são usados para projetar máquinas-ferramentas CNC?
Velocidade, rigidez, capacidade de carga e vida útil da ferramenta são os quatro principais fatores que você precisa considerar ao projetar máquinas-ferramenta CNC. Máquinas CNC com guias lineares são normalmente mais rápidas, mas são ideais para aplicações mais leves.
