Diretrizes de Design para Usinagem CNC

A usinagem CNC envolve a remoção precisa de material a partir de um bloco sólido, utilizando ferramentas de corte rotativas de alta velocidade para obter as formas desejadas. A ferramenta de corte desempenha um papel crucial neste processo, pois interage diretamente com a peça, eliminando o material excedente para obter a peça final.

As ferramentas de corte CNC padrão, como fresas e brocas, normalmente apresentam haste cilíndrica, diversas formas de ponta e comprimento de corte limitado. Estas características tornam difícil criar furos profundos e estreitos e salientes complexos. Para o ajudar a reduzir custos, evitando operações CNC dispendiosas, compilámos algumas técnicas de design comuns neste artigo.

Evitar cantos internos pequenos

Devido à forma cilíndrica das ferramentas de fresagem CNC, é difícil obter cantos internos perfeitamente afiados. É necessário utilizar ferramentas mais finas para cantos menores, o que resulta em tempos de usinagem mais longos e maior fragilidade, aumentando, em última análise, os custos.

Portanto, é recomendável maximizar o raio dos cantos internos. Na ausência de instruções específicas, os cantos internos afiados serão usinados de acordo com os valores indicados na tabela abaixo, com base na profundidade do canto.

Assumindo que o diâmetro da ferramenta de corte é D e a profundidade máxima da cavidade interna é H, com o raio interno mínimo denotado por R, a fórmula é dada por R = (H/10) + 0,5 e D = H/5 (unidade em mm). Por exemplo, se a profundidade da cavidade interna for 30 mm, o raio interno mínimo que pode ser usinado é R = 3,5 mm com (30/10)+0,5 mm, e o diâmetro correspondente da ferramenta de corte é 6 mm com 30/5 mm. Atualmente, conseguimos obter um raio interno mínimo de R = 0,5 mm com profundidade ≤ 3 mm. Raios internos menores exigem ferramentas de corte mais pequenas, o que pode resultar em custos de usinagem mais elevados.

Comprimento máximo do canto e raio interno mínimo para diferentes diâmetros de ferramenta

Nota: Comprimentos maiores são possíveis com extensões do porta-ferramentas (não recomendado)

Se precisar de manter cantos afiados na peça, por favor forneça um desenho 2D com anotações específicas. Oferecemos duas opções para conseguir isso:

1. Erosão por centelhamento para acabamento de cantos: Este processo envolve a utilização de uma máquina CNC para criar eletrodos de cobre, que são depois usados numa máquina de erosão por centelhamento para remover material e obter cantos afiados. Note que este método implica custos mais elevados.

2. Modificação da peça com ângulos arredondados (R-angles): Ao incorporar cantos arredondados (R-angles) diretamente no design, podemos usinar a peça com CNC sem necessidade de processos adicionais. Esta abordagem geralmente resulta em custos mais baixos.

No caso de ambos os lados da peça apresentarem furos passantes, podemos utilizar uma máquina de corte online para efetuar o corte dos cantos. No entanto, tenha em atenção que este método pode implicar custos mais elevados.

Dimensionamento de furos roscados

1. Para garantir que a sua intenção de design seja claramente compreendida, recomendamos que desenhe as roscas de acordo com os diâmetros maior e menor padrão, e que descreva completamente os parâmetros da rosca na sua encomenda. Se estiver a fabricar roscas correspondentes (por exemplo, parafuso e porca), combine-as numa única encomenda para que possam ser verificadas pelos nossos engenheiros.

2. Cada engenheiro desenha o diâmetro do furo base da rosca 3D de forma diferente. Por exemplo, o diâmetro padrão do furo base para M3×0,5 é ⌀ 2,5 (ver figura abaixo). Na programação, furamos diretamente de acordo com o diâmetro do furo base ⌀ 2,5, e depois utilizamos uma máquina de roscar automática para efetuar a rosca. Se o furo base for desenhado como ⌀ 3, ficará demasiado grande para roscagem (alguns casos podem ser corrigidos com insertos de rosca).

3. Para roscas não standard, é necessário que o cliente forneça amostras físicas para confirmação.

4. As ligações de rosca fortes ocorrem nas primeiras voltas da rosca e, frequentemente, não necessitam de comprimentos de rosca muito longos. Furos roscados longos podem exigir ferramentas especiais, resultar em tempos de processamento mais longos e aumentar os custos. Recomenda-se que o comprimento da rosca não exceda três vezes o diâmetro do furo. Quando o furo roscado for cego, recomenda-se deixar um comprimento não roscado de pelo menos metade do diâmetro do furo no final do mesmo.

Profundidade das cavidades

Cavidades profundas podem ser muito dispendiosas de usinar, pois é necessário remover uma grande quantidade de material, o que leva muito tempo. O comprimento de corte das ferramentas CNC é limitado, e o melhor efeito de usinagem é alcançado quando a profundidade de corte atinge 2 a 3 vezes o seu diâmetro. Por exemplo, uma fresa de ⌀ 12 mm pode produzir com segurança uma cavidade com até 25 mm de profundidade.

O corte de cavidades mais profundas (5 vezes ou mais o diâmetro da ferramenta) pode causar problemas como desvio da ferramenta, dificuldade na evacuação de cavacos e quebra da ferramenta, sendo, por isso, necessário o uso de ferramentas especiais ou sistemas CNC multi-eixo. Além disso, ao usinar cavidades, a ferramenta deve ser inclinada para a profundidade de corte correta, e uma entrada suave requer espaço suficiente.

O custo pode ser minimizado limitando a profundidade de todas as cavidades a cinco vezes o seu comprimento (ou seja, o tamanho máximo no plano XY).

Paredes finas

As paredes finas numa peça exigem múltiplas passagens com profundidades de corte reduzidas, o que pode facilmente causar vibração, deformação e quebra. Por isso, as paredes finas são difíceis de usinar com precisão e demoram mais tempo a produzir. A espessura recomendada das paredes para peças metálicas é de 0,8 mm (mínimo absoluto 0,5 mm) e 1,5 mm (mínimo absoluto 1 mm) para peças plásticas.

Tolerâncias

Tolerâncias menores custam mais, pois exigem mais tempo para produzir e inspecionar. Se não for indicada nenhuma tolerância, as peças serão fabricadas com tolerância padrão (±0,1 mm ou superior). Para outros requisitos de tolerância, deve ser fornecido um desenho 2D com as tolerâncias anotadas.

Desenhos 2D

Alguns aspetos de um design podem ser melhor transmitidos através de um desenho 2D. Ter os requisitos claramente especificados, como tolerâncias, rugosidade da superfície, montagem entre diferentes peças, áreas críticas e requisitos de qualidade, pode ajudar os nossos engenheiros a escolher o processo de fabrico mais adequado e, potencialmente, reduzir o custo da peça.

Os furos roscados devem ser anotados com os parâmetros da rosca e a profundidade.

Os nossos engenheiros de revisão irão verificar os desenhos 2D em relação ao modelo 3D e consultá-lo-ão caso existam discrepâncias.

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