O que é uma máquina-ferramenta CNC?
Uma máquina-ferramenta CNC é uma máquina-ferramenta controlada por um programa de computador. Ela pode executar automaticamente diversas tarefas de usinagem complexas de acordo com programas predefinidos. CNC é a abreviação de "Controle Numérico Computadorizado".
A usinagem CNC é um processo de fabricação subtrativa que utiliza máquinas-ferramenta controladas por computador para remover material da peça e produzir componentes. Normalmente, as máquinas-ferramenta CNC planejam automaticamente o percurso de usinagem com base no modelo CAD tridimensional e controlam a ferramenta para cortar ao longo desse percurso, obtendo assim a forma desejada.
Este artigo apresentará os diferentes tipos de máquinas-ferramenta CNC e como elas funcionam.
1. Máquina CNC Router
Uma fresadora CNC é semelhante a uma fresadora CNC, mas geralmente é usada para usinar materiais mais macios e normalmente é menos precisa do que as fresadoras CNC. As fresadoras CNC são conhecidas por sua capacidade de usar o controle numérico computadorizado para direcionar os percursos do fuso e da ferramenta de usinagem, projetando e moldando materiais como madeira, aço, espuma, compósitos, alumínio e plástico.
As fresadoras CNC geralmente consistem em motores de passo, drivers de motor de passo, uma base mecânica, um eixo, controladores e uma fonte de alimentação. As fresadoras CNC ajudam a reduzir o desperdício, aumentar a produtividade e a precisão, e produzir produtos mais rapidamente.
2. Máquina CNC de perfuração
Uma máquina CNC de perfuração é utilizada em processos de usinagem que exigem a produção de furos cilíndricos em uma peça de trabalho por meio de furação. Ela emprega brocas rotativas cujo design permite que o metal residual, conhecido como cavacos, se desprenda da peça durante a perfuração.
Existem diversos tipos comuns de brocas que podem ser usadas com uma furadeira CNC, cada uma adequada para diferentes aplicações. Os tipos incluem brocas de centrar para iniciar furos, brocas de avanço para furos profundos, brocas para tornos automáticos para furos de precisão e alargadores de mandril para acabamento de furos no tamanho desejado.
Assim como outras máquinas CNC, uma furadeira CNC utiliza controle numérico computadorizado para automatizar o processo de furação. Ela direciona a posição da broca e os padrões de movimento de acordo com trajetórias de ferramenta programadas. Isso permite a furação precisa de múltiplos furos em uma peça com exatidão e repetibilidade. As furadeiras CNC são úteis quando grandes volumes de peças necessitam de padrões ou tamanhos de furos idênticos produzidos por meio de processos de furação automatizados.
3. Torno CNC
Um torno CNC é utilizado em processos de usinagem que envolvem torneamento ou conformação de peças rotativas. Ele emprega ferramentas de corte de ponto único, cujo design varia de acordo com a aplicação específica de torneamento, como desbaste, acabamento, faceamento, rosqueamento, conformação, rebaixo, corte e ranhuramento.
O torno CNC automatiza o processo de torneamento através do controle numérico computadorizado. Ele direciona a posição e os movimentos da ferramenta de corte de acordo com trajetórias programadas. Isso permite a produção de formas e geometrias complexas a partir de peças cilíndricas com precisão e repetibilidade.
Existem diferentes tipos de tornos CNC adequados para diversas aplicações. Os tipos mais comuns incluem tornos revólver, ideais para produção em massa com troca automática de ferramentas; tornos mecânicos, para torneamento de uso geral; e tornos especiais, projetados para geometrias ou materiais específicos.
O processo de torneamento CNC aumenta a produtividade em comparação com tornos manuais, permitindo a operação não tripulada e a produção de múltiplas peças com especificações exatas. Os tornos CNC são especialmente úteis nas indústrias automotiva, aeroespacial e de manufatura de precisão, onde um grande número de componentes torneados precisa ser usinado com precisão e eficiência.
4. Máquina CNC de 5 eixos
Uma máquina CNC de 5 eixos amplia as capacidades das fresadoras tradicionais de 3 eixos, adicionando dois eixos de rotação adicionais, permitindo a usinagem de geometrias complexas em uma única fixação.
Além dos três eixos lineares (X, Y, Z) para posicionamento da ferramenta de corte, uma máquina CNC de 5 eixos incorpora dois eixos rotacionais adicionais no fuso de corte ou uma mesa basculante/rotativa. Isso proporciona mais dois graus de liberdade para o posicionamento da peça.
Ao inclinar e girar o dispositivo de fixação da peça (mesa giratória), a máquina de 5 eixos permite que a ferramenta de corte acesse e usine cinco faces de uma peça prismática em ângulos de 90 graus, sem a necessidade de reposicionar a peça entre as operações.
Os dois eixos rotativos adicionais (normalmente chamados de eixo A e eixo C) melhoram significativamente a eficiência da usinagem, eliminando a necessidade de múltiplas fixações e configurações. Geometrias complexas, como formas esculpidas, podem ser usinadas completamente em uma única fixação em uma máquina CNC de 5 eixos.
Encontra ampla aplicação nas indústrias aeroespacial, de moldes e matrizes e médica, onde peças complexas são comuns. A usinagem CNC de 5 eixos também é frequentemente utilizada para escultura devido à sua capacidade de usinar superfícies de forma livre.
5. Fresadora CNC
Uma fresadora CNC utiliza ferramentas de corte rotativas com múltiplos pontos de contato para moldar e usinar peças com precisão. As ferramentas de fresagem mais comuns incluem fresas de topo, fresas helicoidais e fresas de chanfro, que podem ser orientadas horizontalmente ou verticalmente, dependendo da aplicação específica de fresagem.
A fresadora CNC automatiza o processo de fresagem através do controle numérico computadorizado. Ela direciona a localização e o percurso da ferramenta de corte de acordo com trajetórias programadas. Isso permite a produção de perfis e geometrias complexas a partir de matérias-primas ou peças fundidas com precisão e repetibilidade.
As fresadoras CNC, também chamadas de máquinas de fresagem ou fresadoras de bancada, estão disponíveis nas orientações horizontal e vertical. As fresadoras CNC básicas oferecem três eixos de movimento linear (X, Y, Z), enquanto os modelos mais avançados incorporam eixos rotativos adicionais para maior acessibilidade.
Os tipos mais comuns de fresadoras CNC incluem fresadoras manuais para peças pequenas, fresadoras planas ou verticais para usinagem geral, fresadoras universais adequadas para uma variedade de operações e fresadoras omniversais que oferecem máxima flexibilidade através de quatro ou cinco eixos.
O processo de fresagem CNC aumenta a produtividade em comparação com as fresadoras manuais. Permite a produção em massa e sem supervisão de componentes fresados com tolerâncias rigorosas. As fresadoras CNC são amplamente utilizadas nas indústrias de manufatura para usinar peças de metais, plásticos, madeira, compósitos e muitos outros materiais.
6. Máquina CNC de corte a laser
Uma máquina CNC de corte a laser utiliza um laser de alta potência para cortar materiais por meio de fusão, queima ou vaporização. Isso permite o corte preciso de padrões e perfis complexos.
Os principais tipos de laser industrial usados em máquinas de corte a laser incluem:
- Lasers de CO2: Um dos lasers a gás mais comuns, que utiliza uma mistura de dióxido de carbono. Adequado para cortar materiais não metálicos como madeira, plástico e tecidos. Também pode cortar alguns tipos de aço macio.
- Lasers de estado sólido: Normalmente lasers de granada de ítrio-alumínio (YAG) que utilizam neodímio como elemento ativo. Mais potentes que os lasers de CO2 e capazes de cortar metais mais espessos e duros.
- Lasers de fibra: Um tipo mais recente de laser de estado sólido com qualidade de feixe superior. Muito eficiente para aplicações de corte de metal de precisão.
As máquinas de corte a laser CNC direcionam o feixe de laser de acordo com trajetórias de ferramentas programadas, utilizando pórticos XY e controle CNC. Os tamanhos de trabalho comuns variam de máquinas de mesa a máquinas de grande formato.
O laser proporciona um corte limpo com alta precisão e zona afetada pelo calor mínima. Permite o corte de peças complexas em uma ampla gama de materiais. O corte a laser é amplamente utilizado nas indústrias de manufatura, prototipagem e automotiva/aeroespacial.
7. Máquina CNC de corte a plasma
Uma máquina CNC de corte a plasma utiliza uma tocha de plasma para cortar materiais eletricamente condutores. Ela funciona passando um gás em alta velocidade, como oxigênio ou ar, através de um bocal, formando um arco elétrico sob a tocha que ioniza o gás, transformando-o em um fluxo de plasma condutor.
O fluxo de plasma transfere então o calor e a eletricidade para o material da peça de trabalho, cortando-a por fusão e vaporização. Os materiais mais comuns cortados em máquinas de corte a plasma incluem aço, aço inoxidável, alumínio, latão e cobre.
Em uma máquina de corte a plasma CNC, a tocha de plasma é controlada pelo sistema CNC de acordo com trajetórias de ferramenta programadas. Isso permite o corte preciso, controlado por computador, de formas complexas em 2D e 3D a partir de metal.
As principais características das máquinas CNC de corte a plasma incluem a capacidade de cortar materiais de chapa espessa, boa qualidade de corte com zonas afetadas pelo calor mínimas e altas velocidades de corte. Elas são ideais para aplicações de fabricação, manutenção e reparo.
O sistema CNC proporciona cortes automatizados e repetíveis, permitindo a operação sem operador. O corte a plasma é amplamente utilizado em indústrias como a automotiva, a de manufatura, a naval e a da construção civil para corte, chanfro e goivagem de peças e componentes metálicos.
8. Máquina CNC de eletroerosão
Uma máquina CNC de descarga elétrica, também conhecida como EDM (usinagem por descarga elétrica) ou máquina CNC de erosão por faísca, utiliza o processo termoelétrico de faíscas elétricas para cortar materiais condutores de eletricidade.
O processo funciona utilizando faíscas elétricas produzidas pela diferença de potencial entre dois eletrodos – um eletrodo da ferramenta e o material da peça – para desgastar pequenas quantidades de material por meio de fusão e vaporização. Água deionizada é utilizada para remover os resíduos.
Em uma máquina CNC de eletroerosão (EDM), o eletrodo da ferramenta é conectado ao sistema CNC e posicionado e controlado com precisão de acordo com trajetórias de ferramenta programadas. Isso permite a usinagem de formas 3D complexas em metais e ligas duras, difíceis de cortar com métodos tradicionais.
Algumas das principais vantagens das máquinas CNC de eletroerosão incluem a capacidade de usinar materiais muito duros, produzir peças com altíssima precisão e acabamento superficial, além de cortar cavidades e perfis internos complexos.
As aplicações comuns incluem moldes, matrizes, componentes aeroespaciais e implantes cirúrgicos, devido ao processo ser sem contato e gerar forças mecânicas mínimas na peça de trabalho. As máquinas CNC de eletroerosão são ideais para a produção de baixo volume de peças complexas.
9. Aqui estão os pontos principais sobre uma máquina de retificação CNC:
- Uma retificadora CNC utiliza uma roda abrasiva rotativa para cortar e moldar peças metálicas através do processo mecânico de abrasão.
- - O rebolo abrasivo, geralmente feito de diamante ou CBN (nitreto cúbico de boro), remove pequenas lascas de metal ao entrar em contato com a peça de trabalho. É necessário um controle preciso para atingir tolerâncias rigorosas.
- Em uma retificadora CNC, o rebolo e a peça de trabalho são posicionados e movimentados com precisão pelo sistema CNC, de acordo com um código programado. Isso permite a retificação automática de perfis 3D complexos.
- - As operações de retificação mais comuns incluem retificação cilíndrica (superfícies externas ou internas), retificação plana (superfícies planas), retificação sem centros e retificação de perfis.
- As peças fabricadas com máquinas de retificação CNC exigem altíssima precisão e acabamento superficial. Geralmente são componentes mecânicos de precisão, como eixos de comando, rolamentos de esferas e engrenagens.
- - Os setores que utilizam retificação CNC incluem o automotivo, o aeroespacial, o médico e o de manufatura em geral, onde tolerâncias rigorosas são essenciais.
- As vantagens em relação à retificação convencional incluem precisão repetível, controle multieixos e a capacidade de retificar contornos e perfis complexos sem supervisão.
Resumindo, uma retificadora CNC molda com precisão peças metálicas através de usinagem automatizada com rebolo abrasivo, controlada por um sistema de controle numérico computadorizado.
10. Aqui estão os pontos principais sobre uma máquina CNC com troca automática de ferramentas:
- - Possui um magazine/carrossel de ferramentas que comporta diversas ferramentas, como brocas, fresadoras, tupias, etc., adjacente à área de trabalho da máquina.
- - O trocador automático de ferramentas permite a substituição rápida e automática de ferramentas conforme necessário durante o processo de usinagem CNC, sem intervenção manual.
- Isso melhora significativamente a produtividade, minimizando o tempo ocioso em comparação com as trocas manuais de ferramentas. Peças complexas que exigem múltiplas ferramentas podem ser usinadas sem interromper o processo.
- - As ferramentas são recolhidas/trocadas roboticamente do magazine e montadas no fuso utilizando um braço de troca automática de ferramentas sob controle CNC.
- - Aumenta a capacidade de utilização de ferramentas da máquina para além de uma única ferramenta, permitindo a usinagem de peças mais complexas sem a necessidade de recarregar as ferramentas manualmente.
- Ferramentas quebradas ou desgastadas podem ser substituídas rapidamente sem interromper toda a produção. Isso melhora a confiabilidade e o tempo de atividade.
- - A calibração automática da ferramenta também pode ser possível para garantir a precisão geométrica após cada alteração.
- - Isso impulsiona a usinagem CNC em direção a uma produção mais eficiente, sem supervisão humana, com mínima intervenção do operador.
Em resumo, a troca automática de ferramentas melhora a flexibilidade e a produtividade das máquinas CNC.
Data da publicação: 08/12/2023
