Um controle numérico computadorizado (CNC) é uma ferramenta de usinagem que corta matérias-primas nos formatos desejados. Máquinas CNC utilizam software desenvolvido para controlar o movimento de máquinas complexas, como fresadoras, retificadoras e tornos. Esses métodos de manufatura assistida por computador podem lidar com um grande número de trabalhos de usinagem CNC complexos e precisos. A usinagem CNC é amplamente utilizada nas indústrias aeroespacial, de defesa e automotiva.
Na indústria, o CNC é frequentemente usado para cortar peças de metal e plástico. Ferramentas de corte comuns incluem fresas, tornos, fresas, furadeiras, retificadoras, jatos de água e lasers. Essas ferramentas podem ser automatizadas para trabalhar com CNC. Além disso, CNCs podem ser usados para lidar com ferramentas não mecânicas, como máquinas que soldam e montam equipamentos eletrônicos ou enrolam fios.
Por meio do conteúdo a seguir, vamos analisar mais detalhadamente: O que uma máquina CNC faz?
História do Controle Numérico Computadorizado
Nas últimas décadas, a tecnologia CNC evoluiu de dispositivos controlados por correias perfuradas para máquinas que podem ler códigos CNC e criar peças mecânicas tridimensionais muito precisas.
John Parsons foi o homem que idealizou as máquinas CNC. Ele construiu a primeira máquina CNC em 1949. Essa máquina funcionava com um conjunto de cartões perfurados que lhe diziam o que fazer. Mais tarde, em 1952, um grupo de especialistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts construiu o Cincinnati Milacron Hydrotel, a primeira máquina CNC disponível ao público.
Como funcionam os controles numéricos de computador?
Em um sistema CNC, a unidade de controle da máquina (MCU) é um microcomputador conectado à máquina. Esse microcomputador armazena e executa um programa de computador exclusivo para cada item a ser fabricado. Esses programas geralmente são escritos na linguagem padrão internacional, código G. A linguagem de programação M também pode ser usada em conjunto com o código G para trabalhos CNC.
O código G informa à máquina-ferramenta como se mover e trabalhar, enquanto o código M informa ao programa como se mover externamente. O programa também contém instruções e configurações para a máquina-ferramenta, como a velocidade de avanço do material e a posição e a velocidade de movimentação da peça.
No início do processo, o engenheiro utiliza o projeto auxiliado por computador (CAD) para desenhar um diagrama da peça a ser fabricada. O desenho é então convertido para código G. O programa é instalado no microcontrolador e, em seguida, é realizado um teste sem materiais brutos para garantir que tudo esteja configurado corretamente e funcionando perfeitamente. Esta etapa é muito importante porque, se a velocidade ou a posição forem definidas incorretamente, podem ocorrer danos à máquina e à peça.
Assim que tudo estiver pronto, a máquina CNC iniciará o programa e concluirá o trabalho conforme necessário. Essas tarefas podem ser fabricadas do zero, impressas ou cortadas.
Tipos comuns de máquinas CNC incluem, mas não estão limitados a:
- Tornos CNC: Usado para operações de torneamento
- Fresadoras CNC: Utilizado para operações de corte e perfuração
- Cortadores de plasma CNC: Usado para cortar metal usando um maçarico de plasma
- Roteadores CNC: Usado para cortar vários materiais como madeira, plástico e metal
- Impressoras 3D: Máquinas de manufatura aditiva que constroem objetos camada por camada
Leia mais:O que você deve saber antes da usinagem de produção CNC
Principais funções das máquinas-ferramentas CNC
Na indústria, as máquinas CNC são mais comumente usadas para os seguintes propósitos:
Corte
As máquinas CNC são ideais para projetos que exigem cortes precisos e rápidos. Elas podem ser adaptadas a duas das tecnologias de corte mais avançadas: moldagem por eletroerosão (EDM) e máquinas de corte por fio.
Na eletroerosão (EDM), a erosão térmica é causada pela interação entre dois eletrodos. Um deles é um eletrodo de cobre ou grafite fixado à ferramenta. O outro é um fluido dielétrico que envolve o objeto. Surpreendentemente, a ferramenta e a peça a ser usinada nunca entram em contato direto durante o processo. O corte a fio funciona com o mesmo princípio da eletroerosão, com a diferença de que utiliza um eletrodo de fio como ferramenta de corte de precisão.
Perfuração
Este método preciso de perfuração utiliza uma ferramenta de corte rotativa para fazer furos circulares em uma peça estacionária. Exemplos disso são brocas ou jatos d'água de alta velocidade. Na maioria dos casos, esses furos são usados para montar porcas e parafusos.
Moagem
As ferramentas CNC são frequentemente equipadas com rebolos para produzir uma superfície quase perfeita. Essa retificação subtrativa é muito mais precisa do que qualquer método de fabricação aditiva. Ela pode eliminar defeitos tão pequenos quanto 1/10 da largura de um fio de cabelo.
Moagem
As fresadoras CNC são como fresadoras básicas e outras fresadoras manuais. Elas utilizam um torno, jato de água ou ferramenta de torneamento para remover material de uma matéria-prima estacionária. As fresadoras CNC podem se mover ao longo de vários eixos, permitindo que os trabalhadores executem operações precisas na horizontal, vertical, inclinada e... fresamento de face trabalho. Como o maquinista não precisa trocar e recolocar a matéria-prima várias vezes, esses recursos multiangulares aceleram o processo de fabricação de peças complexas de madeira, metal e plástico.
Girando
Este processo em uma máquina CNC é semelhante à fresagem, mas a matéria-prima não é fixada à estação de trabalho. Em vez disso, ela é fixada a um mecanismo de torneamento de rotação rápida. O trabalhador então usa um torno ou máquina CNC com ferramentas semelhantes para remover pequenos pedaços de material até que a matéria-prima atinja o formato desejado.
Por que o CNC é importante?
Com o CNC, diferentes máquinas-ferramenta podem criar produtos mais lisos e precisos com maior rapidez. Esse processo elimina a necessidade de usinagem manual ou mão de obra intensiva, o que economiza muito tempo e custos de mão de obra.
Aqui estão alguns dos benefícios do CNC:
Custos reduzidos
Como as ferramentas CNC podem ser usinadas com mais precisão, o custo de produção é reduzido, tornando-a mais econômica. Menos desperdício de material, maior produtividade e a possibilidade de escalonamento levam a um menor consumo de energia, o que reduz os custos operacionais. Além disso, não há necessidade de se preocupar com as obrigações financeiras associadas à segurança dos trabalhadores, o que também ajuda a reduzir custos.
Resíduos Reduzidos
Graças às melhorias na simulação e na otimização iterativa, o software usado para operar diferentes tipos de máquinas CNC gera pouco desperdício durante o processo de fabricação. Isso significa que a redução do desperdício de material também reduzirá ainda mais o custo da usinagem.
Segurança aprimorada do trabalhador
Ao eliminar a necessidade de interação humana excessiva, os computadores CNC garantem a segurança dos trabalhadores e previnem a ocorrência de acidentes. A maioria das máquinas CNC agora opera de forma independente, permitindo que as pessoas as controlem à distância para atualizações de software, alterações de design ou outras manutenções de rotina.
Reduzindo o erro humano
Acredita-se que as máquinas CNC oferecem maior precisão, complexidade, velocidade, liberdade e repetibilidade. Isso ocorre porque evitam que as pessoas cometam erros durante o processo de fabricação. Em última análise, isso significa que menos erros serão cometidos na fabricação de um produto.
Cortando ao longo do contorno
Com um CNC, você pode fazer coisas como contornos. Isso permite fresar formas com curvas, assim como na impressão e no design 3D. Isso também abre mais opções e possibilidades para a usinagem de peças.
Código MCU mais rápido
Alguns CNCs podem ter software CAD e software de manufatura assistida por computador integrados. Isso pode acelerar a escrita de MCUs. Maior velocidade de programação também significa processos de usinagem mais curtos, proporcionando eficiência na usinagem de peças.
Melhore a Inteligência Operacional
Adicionar software de planejamento de recursos empresariais e programas relacionados, como software de gestão de ativos corporativos, pode facilitar as tarefas operacionais e de inteligência de negócios. Isso ajudará a melhorar o desempenho e a manutenção da planta, resultando em uma planta mais econômica.
Sem gargalos
Os CNCs melhoram as coisas porque usam equipamentos mais automatizados, o que reduz a produtividade e os gargalos de fabricação.
Embora as máquinas CNC tenham muitas vantagens, elas também têm algumas desvantagens. As CNCs são mais caras, exigem mais manutenção e exigem que as empresas contratem programadores CNC qualificados.
Áreas importantes de aplicação do CNC
Máquinas CNC são importantes em muitas áreas, como saúde, aeroespacial, militar e defesa. Empresas nessas áreas precisam de peças o mais precisas possível, pois uma peça quebrada pode ser fatal. As ferramentas CNC podem fornecer essa precisão.
A seguir estão alguns setores comuns que utilizam máquinas CNC.
Aeroespacial
A tecnologia CNC facilita a obtenção da precisão necessária para a fabricação de cada peça de uma aeronave. Isso inclui revestimentos externos e componentes internos. Ao usinar componentes de aeronaves por CNC, é fundamental que sejam o mais precisos e exatos possível, pois muitas vezes são peças de missão crítica. Além disso, a usinagem assistida por computador é frequentemente a única maneira de atender aos rigorosos padrões de planicidade, circularidade e cilindricidade. Tolerâncias de até 0,00004 polegadas também são comuns.
Usinagem CNC aeroespacial pode ser feito com diversos materiais. Esses materiais incluem alumínio, aço inoxidável, latão, níquel, bronze, cerâmica, plástico, magnésio, titânio e metais de alto desempenho, como Inconel.
Abaixo estão alguns exemplos de peças fabricadas usando máquinas CNC:
- Componentes do trem de pouso
- Coberturas de titânio
- Aerofólios
- Buchas
- Conjuntos de estatores
- Coletores
- Carcaças de caixa de engrenagens de magnésio
- Conectores elétricos
Equipamentos Médicos
Para atender às necessidades dos pacientes, o a área médica depende fortemente de máquinas-ferramentas CNC para fabricar produtos personalizados, de alta precisão e com qualidade. Durante a pandemia de COVID-19, a necessidade de mais máscaras e respiradores aumentou a dependência de máquinas CNC. Pessoas que recebem cuidados médicos também costumam usar ferramentas médicas descartáveis para evitar a contaminação por doenças infecciosas. Por isso, a demanda por máquinas CNC se torna ainda maior. É importante para a área médica utilizar máquinas CNC. Para produzir mais suprimentos médicos mais rapidamente.
Aqui estão alguns dos produtos comuns que podem ser fabricados em máquinas CNC:
- Máquinas de ressonância magnética
- Implantes
- Dispositivos ortopédicos
- Gabinetes eletrônicos para dispositivos de monitoramento
- Equipamentos de pesquisa
- Gabinetes blindados
- Peças feitas de plásticos de alta temperatura
- Instrumentos médicos
- Embalagem estéril personalizada
- Produtos aprovados pela Food and Drug Administration
Automotivo
A indústria automotiva é uma das mais importantes para a usinagem CNC. Da criação de protótipos para pesquisa e desenvolvimento à produção de grandes quantidades de peças, todos os aspectos da indústria automotiva precisam ser aprimorados com a usinagem CNC.
Além disso, fresadoras e tornos CNC são usados para fabricar diversas peças, desde grandes seções de blocos de motores até pequenas engrenagens e painéis. Somente para motores de combustão interna, diversas ferramentas CNC são necessárias. Essas ferramentas podem ser usadas para usinar grandes pedaços de metal em painéis da carroceria do motor, bem como para fabricar cilindros, pistões e outras peças usadas para montar os componentes do cilindro em um bloco de motor.
Aqui estão algumas das peças que podem ser usinadas com máquinas CNC:
- Caixas de engrenagens
- Peças do motor
- Eixos
- Válvulas
- Painéis do painel
- Blocos de cilindros
- Medidores de gás
Eletrônica
O corte CNC é preciso e flexível, tornando-se uma forma eficaz de fabricar itens para a indústria eletrônica. Como resultado, as ferramentas CNC podem trabalhar com uma variedade de polímeros e metais, incluindo materiais condutores e não condutores.
A fabricação de peças de computador usando CNC é mais rápida porque não há necessidade de uma etapa de molde pré-fabricado. Os designs também podem ser modificados e testados repetidamente com pouca orientação. Há relatos de que a Apple possui 10.000 máquinas CNC e fabricou um grande número de laptops usando máquinas CNC.
As máquinas CNC podem fabricar os seguintes produtos:
- Eletrônicos de consumo
- Semicondutores
- Dissipadores de calor
- Placas de circuito impresso
- Isolamento elétrico
- Carcaças de amplificador
- Blindagens de interferência de radiofrequência
Gás e Petróleo
As máquinas-ferramenta CNC são utilizadas para projetar as grandes máquinas usadas em plataformas de perfuração e fábricas, garantindo que as peças se encaixem perfeitamente. Se as peças não se encaixarem corretamente, os cilindros podem não inflar, os pistões podem não liberar pressão suficiente e as válvulas podem vazar. Por esse motivo, as empresas petrolíferas utilizam peças usinadas por CNC para garantir o encaixe perfeito das peças.
Aqui estão alguns exemplos do que é fabricado usando máquinas CNC:
- Brocas
- Varas
- Pistões
- Válvulas
- Componentes hidráulicos
- Sistemas de válvulas
Marinho
A indústria naval depende fortemente de máquinas-ferramentas CNC, pois os navios exigem componentes muito precisos para se manterem à tona e funcionarem. Os navios exigem muitos tipos diferentes de equipamentos, como sensores subaquáticos e engrenagens de transmissão. Como resultado, a indústria naval precisa utilizar precisão CNC na fabricação de barcos e outros equipamentos marítimos.
Aqui estão algumas das peças comuns fabricadas em máquinas CNC:
- Hélices
- Caixas isolantes
- Componentes para o motor
- Moldes protótipos
- Costelas
- Ferrões
Conclusão
Em conclusão, as máquinas-ferramenta CNC são uma maravilha tecnológica que transformou a indústria de manufatura e usinagem. Sua capacidade de executar tarefas complexas com precisão e eficiência, com base em projetos digitais, revolucionou setores que vão da indústria aeroespacial à marcenaria. Esses avanços também aumentaram a demanda por Serviços CNC, visto que as empresas dependem cada vez mais da usinagem de precisão para atender às suas necessidades de produção.
Essas máquinas, guiadas por programação computacional, alcançaram níveis de precisão e repetibilidade até então inimagináveis. À medida que a tecnologia avança, as capacidades das máquinas CNC tendem a se expandir, abrindo novas possibilidades para uma produção complexa e eficiente em uma ampla gama de setores.
Em essência, as máquinas CNC são mais do que apenas uma ferramenta. Elas são a base da manufatura moderna, otimizando processos e avançando no campo da engenharia de precisão.
