A usinagem CNC é um processo de fabricação no qual um software de computador pré-programado dita o movimento das ferramentas e máquinas da fábrica. O processo pode ser usado para controlar uma variedade de máquinas complexas, desde retificadoras e tornos até fresadoras e roteadoras. Com a usinagem CNC, tarefas de corte tridimensionais podem ser realizadas com um único conjunto de comandos.
Abreviação de "controle numérico computadorizado", o processo CNC contrasta com — e, portanto, supera — as limitações do controle manual, em que operadores em tempo real são necessários para acionar e guiar os comandos das ferramentas de usinagem por meio de alavancas, botões e rodas. Para o observador, um sistema CNC pode parecer um conjunto comum de componentes de computador, mas os programas de software e consoles empregados na usinagem CNC o distinguem de todas as outras formas de computação.
Como funciona a usinagem CNC?
Quando um sistema CNC é ativado, os cortes desejados são programados no software e ditados às ferramentas e máquinas correspondentes, que executam as tarefas dimensionais conforme especificado, como um robô.
Na programação CNC, o gerador de código dentro do sistema numérico frequentemente assume que os mecanismos são impecáveis, apesar da possibilidade de erros, que é maior sempre que uma máquina CNC é programada para cortar em mais de uma direção simultaneamente. O posicionamento de uma ferramenta em um sistema de controle numérico é definido por uma série de entradas conhecidas como programa de peça.
Em uma máquina de controle numérico, os programas são inseridos por meio de cartões perfurados. Em contraste, os programas para máquinas CNC são enviados aos computadores por meio de pequenos teclados. A programação CNC é armazenada na memória do computador. O código em si é escrito e editado por programadores. Portanto, os sistemas CNC oferecem uma capacidade computacional muito mais ampla. O melhor de tudo é que os sistemas CNC não são estáticos, já que novos prompts podem ser adicionados a programas preexistentes por meio de código revisado.
PROGRAMAÇÃO DE MÁQUINAS CNC
Em CNC, as máquinas são operadas por controle numérico, no qual um programa de software é designado para controlar um objeto. A linguagem por trás da usinagem CNC é também chamada de código G e é escrita para controlar os diversos comportamentos de uma máquina correspondente, como velocidade, avanço e coordenação.
Basicamente, a usinagem CNC permite pré-programar a velocidade e a posição das funções da máquina-ferramenta e executá-las via software em ciclos repetitivos e previsíveis, tudo com pouca intervenção de operadores humanos. Graças a essas capacidades, o processo tem sido adotado em todos os setores da indústria manufatureira e é especialmente vital nas áreas de produção de metal e plástico.
Para começar, um desenho CAD 2D ou 3D é concebido, que é então convertido em código de computador para ser executado pelo sistema CNC. Após a entrada do programa, o operador o executa em um teste para garantir que não haja erros na codificação.
Sistemas de usinagem de malha aberta/fechada
O controle de posição é determinado por meio de um sistema de malha aberta ou fechada. No primeiro caso, a sinalização flui em uma única direção entre o controlador e o motor. Em um sistema de malha fechada, o controlador é capaz de receber feedback, o que possibilita a correção de erros. Assim, um sistema de malha fechada pode corrigir irregularidades na velocidade e na posição.
Na usinagem CNC, o movimento é geralmente direcionado ao longo dos eixos X e Y. A ferramenta, por sua vez, é posicionada e guiada por meio de motores de passo ou servomotores, que replicam movimentos exatos determinados pelo código G. Se a força e a velocidade forem mínimas, o processo pode ser executado por meio de controle em malha aberta. Para todo o resto, o controle em malha fechada é necessário para garantir a velocidade, a consistência e a precisão necessárias para aplicações industriais, como metalurgia.
A usinagem CNC é totalmente automatizada
Nos protocolos CNC atuais, a produção de peças por meio de software pré-programado é em grande parte automatizada. As dimensões de uma determinada peça são definidas com software de projeto assistido por computador (CAD) e, em seguida, convertidas em um produto final real com software de manufatura assistida por computador (CAM).
Qualquer peça de trabalho pode necessitar de uma variedade de máquinas-ferramentas, como brocas e fresas. Para atender a essas necessidades, muitas das máquinas atuais combinam diversas funções em uma única célula. Alternativamente, uma instalação pode consistir em várias máquinas e um conjunto de mãos robóticas que transferem peças de uma aplicação para outra, mas com tudo controlado pelo mesmo programa. Independentemente da configuração, o processo CNC permite consistência na produção de peças que seria difícil, senão impossível, de replicar manualmente.
OS DIFERENTES TIPOS DE MÁQUINAS CNC
As primeiras máquinas de controle numérico datam da década de 1940, quando motores foram empregados pela primeira vez para controlar o movimento de ferramentas preexistentes. Com o avanço da tecnologia, os mecanismos foram aprimorados com computadores analógicos e, por fim, com computadores digitais, o que levou ao surgimento da usinagem CNC.
A grande maioria dos arsenais CNC atuais é totalmente eletrônica. Alguns dos processos mais comuns operados por CNC incluem soldagem ultrassônica, perfuração e corte a laser. As máquinas mais utilizadas em sistemas CNC incluem:
Fresadoras CNC
As fresadoras CNC são capazes de operar com programas compostos por comandos numéricos e alfabéticos, que guiam as peças por diversas distâncias. A programação empregada em uma fresadora pode ser baseada em código G ou em alguma linguagem específica desenvolvida por uma equipe de fabricação. As fresadoras básicas consistem em um sistema de três eixos (X, Y e Z), embora a maioria das fresadoras mais recentes possa acomodar três eixos adicionais.
Tornos
Em tornos, as peças são cortadas em uma direção circular com ferramentas indexáveis. Com a tecnologia CNC, os cortes empregados pelos tornos são realizados com precisão e alta velocidade. Tornos CNC são usados para produzir projetos complexos que não seriam possíveis em versões manuais da máquina. No geral, as funções de controle de fresadoras e tornos CNC são semelhantes. Assim como nos primeiros, os tornos podem ser direcionados por código G ou código proprietário exclusivo. No entanto, a maioria dos tornos CNC consiste em dois eixos — X e Z.
Cortadores de Plasma
Em um cortador de plasma, o material é cortado com uma tocha de plasma. O processo é aplicado principalmente a materiais metálicos, mas também pode ser empregado em outras superfícies. Para produzir a velocidade e o calor necessários para cortar metal, o plasma é gerado por meio de uma combinação de ar comprimido e arcos elétricos.
Máquinas de descarga elétrica
A usinagem por eletroerosão (EDM) — também conhecida como usinagem por penetração e usinagem por faísca — é um processo que molda peças em formatos específicos por meio de faíscas elétricas. Na EDM, descargas de corrente ocorrem entre dois eletrodos, removendo seções de uma determinada peça.
Quando o espaço entre os eletrodos diminui, o campo elétrico se torna mais intenso e, portanto, mais forte que o dielétrico. Isso possibilita a passagem de uma corrente entre os dois eletrodos. Consequentemente, partes da peça de trabalho são removidas por cada eletrodo. Os subtipos de eletroerosão incluem:
● Eletroerosão por fio, em que a erosão por faísca é usada para remover partes de um material eletronicamente condutor.
● Eletroerosão por imersão, onde um eletrodo e uma peça de trabalho são embebidos em fluido dielétrico para fins de formação da peça.
Em um processo conhecido como descarga, os resíduos de cada peça acabada são levados por um dielétrico líquido, que aparece quando a corrente entre os dois eletrodos é interrompida e tem como objetivo eliminar quaisquer cargas elétricas adicionais.
Cortadores de jato de água
Na usinagem CNC, jatos d'água são ferramentas que cortam materiais duros, como granito e metal, com aplicações de água de alta pressão. Em alguns casos, a água é misturada com areia ou alguma outra substância abrasiva forte. Peças de máquinas de fábrica são frequentemente moldadas por meio desse processo.
Jatos de água são empregados como uma alternativa mais fria para materiais que não suportam os processos intensivos em calor de outras máquinas CNC. Assim, os jatos de água são utilizados em diversos setores, como as indústrias aeroespacial e de mineração, onde o processo é potente para fins de entalhe e corte, entre outras funções. Cortadores a jato de água também são utilizados em aplicações que exigem cortes muito complexos no material, pois a ausência de calor impede qualquer alteração nas propriedades intrínsecas do material que possa resultar do corte metal sobre metal.
OS DIFERENTES TIPOS DE MÁQUINAS CNC
Como demonstrado em diversas demonstrações em vídeo de máquinas CNC, o sistema é usado para fazer cortes altamente detalhados em peças metálicas para produtos de hardware industrial. Além das máquinas mencionadas, outras ferramentas e componentes utilizados em sistemas CNC incluem:
● Máquinas de bordar
● Roteadores de madeira
● Perfuradores de torre
● Máquinas de dobrar arame
● Cortadores de espuma
● Cortadores a laser
● Moedores cilíndricos
● Impressoras 3D
● Cortadores de vidro
Quando cortes complexos precisam ser feitos em vários níveis e ângulos em uma peça de trabalho, tudo pode ser feito em minutos em uma máquina CNC. Desde que a máquina esteja programada com o código correto, suas funções executarão as etapas conforme determinado pelo software. Desde que tudo esteja codificado de acordo com o projeto, um produto detalhado e de valor tecnológico deverá surgir após a conclusão do processo.
Data de publicação: 31 de março de 2021
