O que é usinagem de precisão, como funciona o processamento de chapas metálicas e como você pode iniciar uma carreira CNC?

O que são esses processos e por que são importantes

Usinagem de precisão é o processo de remoção de material de uma peça de metal usando ferramentas de corte controladas por computador para obter tolerâncias dimensionais tão estreitas quanto mais ou menos 0,001 polegadas (0,025 milímetros) ou melhores. É a base dos setores de manufatura que exigem geometrias de peças exatas e repetíveis, incluindo aeroespacial, produção de dispositivos médicos, automotivo e defesa. Quando são necessárias tolerâncias nesta escala, as ferramentas convencionais operadas manualmente ou guiadas manualmente são simplesmente incapazes de fornecer resultados consistentes em uma produção de qualquer tamanho.

Processamento de chapa metálica abrange uma família mais ampla de operações, incluindo corte, dobra, conformação, estampagem, rebitagem e acabamento de peças metálicas planas em peças e montagens tridimensionais. Estampagem de alta precisão é o segmento mais exato desta família, usando conjuntos de matrizes endurecidas e ferramentas progressivas para puncionar, moldar e formar componentes de chapa metálica com tolerâncias comparáveis às alcançadas na usinagem, normalmente dentro de mais ou menos 0,01 a 0,05 milímetros, dependendo da espessura do material e da condição da matriz.

Para qualquer pessoa que esteja entrando na área, a resposta prática sobre como se tornar um programador CNC é: concluir um diploma de associado de dois anos ou um certificado vocacional reconhecido em usinagem CNC ou tecnologia de fabricação, aprender pelo menos uma plataforma de software CAM padrão da indústria e acumular tempo prático de máquina. O percurso completo leva de dois a quatro anos, mas abre acesso a um comércio com salários médios anuais nos Estados Unidos de aproximadamente US$ 61.000 a US$ 75.000 de acordo com dados do Bureau of Labor Statistics, com programadores seniores e especialistas ganhando consideravelmente mais.

O que é usinagem de precisão: processos, tolerâncias e aplicações industriais

As principais operações que definem a usinagem de precisão

A usinagem de precisão abrange uma família de operações de fabricação subtrativas. Cada processo remove material por meio de um mecanismo físico diferente e cada um é adequado para diferentes geometrias de peças, materiais e requisitos de tolerância. As operações de usinagem de precisão mais utilizadas na produção industrial são:

• Fresamento CNC: uma fresa multiponto rotativa remove material de uma peça estacionária ou indexada em caminhos lineares e contornados, produzindo superfícies planas, ranhuras, bolsões e perfis tridimensionais complexos
• Torneamento CNC: a peça gira contra uma ferramenta de corte fixa de ponto único, produzindo características cilíndricas externas e internas, incluindo diâmetros, roscas, cones e ranhuras
• Desbaste: um disco abrasivo remove quantidades muito pequenas de material em alta velocidade, alcançando acabamentos superficiais e precisão dimensional que as ferramentas de corte não conseguem igualar, normalmente usado como uma operação de acabamento após fresamento ou torneamento
• Usinagem por descarga elétrica (EDM): o material é removido por erosão controlada por faíscas elétricas entre o eletrodo e a peça, permitindo a usinagem de aços endurecidos e perfis internos complexos, impossível com ferramentas de corte convencionais
• Afiação e lapidação: processos abrasivos ultrafinos que atingem a circularidade do furo e as especificações de acabamento superficial necessárias para cilindros hidráulicos, furos de motores e corpos de válvulas de precisão

Padrões de tolerância em usinagem de precisão

A tolerância na usinagem de precisão refere-se à variação permitida em uma dimensão em relação ao seu valor nominal de projeto. Quanto mais restrita a tolerância, mais difícil e cara será a produção da peça, porque tolerâncias mais restritas exigem equipamentos mais precisos, controle de processo mais cuidadoso e inspeção mais rigorosa. Compreender a relação entre classe de tolerância e complexidade de produção é essencial para qualquer pessoa que especifique ou cote componentes usinados com precisão.

Materiais comumente processados por usinagem de precisão

A usinagem de precisão é aplicada a uma ampla gama de materiais metálicos e não metálicos. A escolha do material afeta a velocidade de corte, a seleção da ferramenta, os requisitos de refrigeração e o acabamento superficial alcançável. Os materiais usinados com mais frequência na produção industrial incluem ligas de alumínio (6061, 7075), aços inoxidáveis ​​(303, 304, 316, 17-4 PH), aços carbono, ligas de titânio, latão, cobre e plásticos de engenharia como PEEK e Delrin. As ligas de alumínio são os metais mais usináveis no uso industrial comum, permitindo velocidades de corte duas a cinco vezes mais rápidas que o aço , o que reduz significativamente o tempo de ciclo e o custo por peça na produção de grandes volumes.

Processamento de chapa metálica: The Full Workflow from Raw Stock to Finished Part

Operações de corte que iniciam o fluxo de trabalho de processamento de chapa metálica

Processamento de chapa metálica começa com o corte de folhas planas no tamanho e formato exigidos da peça bruta. Cada um dos principais métodos de corte usados na produção moderna de chapas metálicas oferece diferentes combinações de velocidade, qualidade da aresta, compatibilidade de materiais e custo de capital:

• Corte a laser: um feixe de laser focado de alta potência derrete e ejeta o material ao longo de um caminho programado. Os lasers de fibra modernos podem cortar aço-carbono de até 25 mm de espessura, aço inoxidável de até 20 mm e alumínio de até 15 mm, com larguras de corte tão estreitas quanto 0,1 mm e precisão de posicionamento de mais ou menos 0,05 mm ou melhor. O corte a laser é a tecnologia de corte dominante nas oficinas de chapas metálicas de precisão devido à sua combinação de velocidade, precisão e baixo custo de configuração para pequenos lotes
• Corte a plasma: um jato de gás ionizado a temperaturas superiores a 20.000 graus Celsius corta rapidamente metais eletricamente condutores. O plasma é mais rápido e exige menos capital do que o laser para materiais mais espessos, mas produz uma zona afetada pelo calor mais ampla e menor precisão dimensional, tornando-o mais adequado à fabricação estrutural do que ao trabalho de chapa metálica de precisão.
• Corte por jato de água: um fluxo de água de alta pressão que transporta partículas abrasivas corta praticamente qualquer material sem entrada de calor, eliminando a zona afetada pelo calor que pode distorcer chapas metálicas finas ou alterar as propriedades metalúrgicas de ligas tratadas termicamente. O jato de água é o método de corte preferido para titânio, aço endurecido e materiais compósitos onde os efeitos térmicos são inaceitáveis
• Perfuração e apagamento: um punção de aço endurecido força a chapa em uma matriz correspondente, cortando uma peça do material original. A puncionamento é extremamente rápida para produção em alto volume de padrões de furos padrão e perfis externos e é o principal mecanismo de corte em puncionadeiras de torre e ferramentas de estampagem progressiva

Operações de conformação: dobra, trefilação e conformação de rolos

Após o corte, o Processamento de Chapas Metálicas continua com operações de conformação que convertem peças planas em peças tridimensionais. A dobra dobradeira é a operação de conformação mais universal, usando um punção e uma matriz em V para criar ângulos de dobra precisos em chapas planas. As modernas prensas CNC alcançam repetibilidade angular de mais ou menos 0,1 a 0,3 graus , suficiente para a maioria das aplicações de gabinetes de precisão e suportes estruturais. O raio mínimo de curvatura para um determinado material é aproximadamente igual à espessura do material para alumínio macio e duas a três vezes a espessura do material para aços mais duros e aços inoxidáveis, para evitar rachaduras na linha de dobra.

A estampagem profunda usa um punção para forçar uma peça plana em uma cavidade da matriz, formando um copo ou caixa sem nenhum material removido, apenas redistribuído. Este processo é usado para produzir cascas, invólucros e recipientes em grandes volumes. A perfilagem é um processo contínuo onde uma tira plana passa por uma série de estações de moldes de rolos que formam progressivamente o perfil da seção transversal, usado para peças longas com seções transversais consistentes, como canais estruturais, estruturas e perfis de acabamento.

Estampagem de alta precisão: How Progressive Die Tooling Achieves Machining-Level Accuracy

O que distingue a estampagem de alta precisão da estampagem padrão

Estampagem de alta precisão ocupa a sobreposição entre o processamento de chapas metálicas e a usinagem de precisão em termos de produção dimensional. A estampagem padrão produz peças com tolerâncias na faixa de mais ou menos 0,1 a 0,3 mm, aceitáveis ​​para suportes, clipes e componentes estruturais não críticos. A estampagem de alta precisão, por outro lado, atinge tolerâncias de mais ou menos 0,01 a 0,05 mm em dimensões críticas, combinando diversas ferramentas avançadas e fatores de controle de processo que estão ausentes na estampagem de produção padrão.

Os fatores que diferenciam a estampagem de alta precisão da estampagem padrão incluem:

• Construção da matriz a partir de aços para ferramentas endurecidos (D2, M2 ou metal duro) com retificação até acabamentos superficiais de Ra 0,2 micrômetros ou melhor em faces críticas da matriz
• Equipamento de prensa com controle de posição de deslizamento em circuito fechado e paralelismo de deslizamento mantido dentro de 0,005 mm em todo o comprimento do curso
• Tecnologia de corte fino para arestas de corte, que utiliza uma placa de contrapressão e um anel de fixação serrilhado para produzir arestas de corte com acabamento superficial e retilineidade comparáveis aos furos usinados, eliminando operações secundárias de perfuração ou alargamento
• Sistemas de detecção e monitoramento na matriz que detectam desgaste da ferramenta, erros de alimentação de tira e desvio dimensional em tempo real, acionando o desligamento automático antes que peças fora da tolerância sejam produzidas
• Sistemas de lubrificação controlada que fornecem volumes precisos de óleo de estampagem para zonas críticas de contato com a ferramenta, mantendo condições de atrito consistentes que afetam diretamente a estabilidade dimensional da peça

Aplicações onde a estampagem de alta precisão substitui a usinagem

A estampagem de alta precisão torna-se economicamente justificada em relação à usinagem de precisão quando os volumes de produção excedem aproximadamente 10.000 a 50.000 peças por ano e a geometria da peça é alcançável dentro das restrições da ferramenta de matriz progressiva. Nessas faixas de volume, o custo por peça de um componente estampado pode ser 70 a 90 por cento menor do que uma peça usinada equivalente porque os tempos dos ciclos de estampagem são medidos em frações de segundo, enquanto os tempos dos ciclos de usinagem são medidos em minutos.

Os setores que dependem da estampagem de alta precisão em escala incluem componentes de injeção de combustível automotivo, terminais de conectores eletrônicos, componentes de dispositivos médicos, como grampos cirúrgicos e componentes de eletrodos cardíacos, componentes de relojoaria e relés de precisão e contatos de interruptores na indústria eletrônica. Nessas aplicações, os volumes de peças variam de centenas de milhares a bilhões de unidades por ano, tornando o alto investimento em ferramentas de conjuntos de matrizes de precisão totalmente justificado pela economia de custos por peça.

Como rebitar chapas metálicas: métodos, ferramentas e projeto de juntas

A resposta direta sobre como rebitar chapas metálicas

A resposta prática sobre como rebitar chapas metálicas depende se você está trabalhando em um ambiente de produção ou em um contexto de reparo e fabricação. Em ambos os casos, o processo fundamental é o mesmo: faça um furo de folga nas folhas que estão sendo unidas, insira a haste do rebite e deforme a extremidade traseira do rebite para prender as folhas umas às outras. A chave para uma junta de rebite forte e sem vazamentos é obter o diâmetro correto do furo, a seleção correta do comprimento de fixação e a força de instalação ou força de tração correta para o tipo de rebite usado.

A dimensão prática mais importante na rebitagem é o diâmetro do furo em relação ao diâmetro da haste do rebite. O buraco deve ser 0,1 a 0,15 mm maior em diâmetro que a haste do rebite para rebites cegos estruturais e rebites maciços. Um furo muito pequeno danifica o rebite e a peça durante a instalação; um furo muito grande permite que o rebite tombe durante o assentamento, reduzindo a resistência da junta e potencialmente permitindo que o rebite instalado se solte sob carga de vibração.

Tipos de rebites usados em trabalhos de chapa metálica

Os rebites cegos, também chamados de rebites pop, são os fixadores mais comumente usados no processamento geral de chapas metálicas porque requerem acesso apenas de um lado e são instalados em segundos com uma pistola de rebite manual ou pneumática. A sequência correta de instalação é:

1. Selecione o diâmetro correto do rebite e o comprimento do punho. O comprimento do aperto deve corresponder à espessura total de todas as chapas a serem unidas. Usar um rebite com aderência muito curta resulta na formação incompleta do flange no lado cego; um aperto muito longo deixa o mandril em excesso estendendo-se além da face cega.
2. Perfure ou perfure o furo até obter o diâmetro de folga correto. Para um rebite de 4,8 mm (3/16 pol.), o diâmetro correto do furo é de 4,9 a 5,0 mm. Use uma broca afiada e certifique-se de que o furo esteja perpendicular à superfície da chapa para evitar que o rebite fique inclinado.
3. Rebarbe as bordas dos furos em ambas as faces da pilha de folhas usando uma ferramenta de rebarbação ou escareador. As rebarbas impedem que o flange do rebite fique rente à superfície da chapa e reduzem a força de fixação.
4. Insira o mandril do rebite na ponta da pistola de rebite até que o corpo do rebite esteja totalmente assentado contra a ponta. Insira o corpo do rebite no furo preparado até que o flange entre em contato com a superfície da chapa sem folga.
5. Opere a pistola de rebite com força de tração constante e controlada, perpendicular à superfície da chapa. O mandril irá puxar através do corpo do rebite, expandindo a extremidade cega contra a face oposta da folha, até que o mandril quebre no pescoço de ruptura pré-marcado. O estalo audível confirma a instalação correta.
6. Inspecione o rebite instalado. O flange deve estar totalmente assentado contra a superfície da chapa, sem oscilação ou tombamento. A ponta do mandril exposta deve estar nivelada ou abaixo da face da cabeça do rebite. Qualquer rebite que apresente uma folga sob o flange, inclinação visível ou giro durante a instalação deve ser perfurado e substituído.

Como encontrar a máquina rebarbadora de metal certa: critérios de seleção e tipos de máquinas

Por que a rebarbação é uma etapa crítica no processamento de chapas metálicas

Rebarbas são projeções de metal afiadas e salientes deixadas nas bordas cortadas ou perfuradas após qualquer operação de separação de material. Cada processo de corte no processamento de chapas metálicas, incluindo corte a laser, corte a plasma, puncionamento e serragem, produz rebarbas de gravidade variável dependendo do processo, tipo de material, espessura do material e condição das ferramentas de corte. Rebarbas não removidas causam problemas de ajuste de montagem, risco de ferimentos aos manipuladores, falha prematura da vedação em sistemas de fluidos e pontos de concentração de tensão que iniciam trincas por fadiga sob carregamento cíclico.

Para peças de chapa metálica de precisão em indústrias como eletrônica, dispositivos médicos e aeroespacial, as especificações do cliente frequentemente exigem uma altura máxima de rebarba de 0,05 a 0,1 mm em todas as bordas, exigindo rebarbação mecânica consistente em vez de depender da rebarbação manual, que é lenta, inconsistente e inadequada para volumes de produção acima de algumas centenas de peças por dia.

Os principais tipos de rebarbadoras de metal e suas melhores aplicações

Encontrar a máquina de rebarbação de metal certa começa com a compreensão dos tipos de máquinas disponíveis e com a correspondência de suas capacidades com a geometria específica da peça, material, volume de produção e requisitos de acabamento superficial:

• Máquinas de rebarbação e acabamento de chapas planas (máquinas de correia larga): eles passam peças de chapa plana através de uma ou mais cintas abrasivas ou cabeças de escova que simultaneamente rebarbam, arredondam as bordas e dão acabamento superficial a ambas as faces. Eles são a opção mais produtiva para grandes volumes de peças planas cortadas a laser ou perfuradas. Os principais fornecedores incluem Timesavers, Lissmac e Gecam. As taxas de produção variam de 2 a 8 metros por minuto, dependendo do material e do acabamento necessário
• Máquinas de acabamento vibratório: as peças são jogadas em uma tigela ou calha com meio abrasivo (cerâmica, plástico ou lascas de aço) que removem rebarbas por meio de impacto e abrasão aleatórios contínuos. O acabamento vibratório é ideal para peças tridimensionais pequenas e complexas e peças estampadas onde todas as superfícies, incluindo características internas, precisam de remoção de rebarbas. Os tempos de ciclo variam de 20 minutos a várias horas, dependendo da severidade da rebarba e do acabamento necessário
• Máquinas de acabamento por arrasto: as peças são montadas em fusos e arrastadas através de um leito de mídia abrasivo estacionário a velocidade e profundidade controladas. O acabamento por arrasto é significativamente mais rápido que o processamento vibratório e proporciona melhor controle sobre o acabamento superficial, tornando-o a escolha preferida para componentes usinados com precisão e peças médicas onde as especificações de rugosidade superficial são rigorosas
• Máquinas de rebarbação de escova: escovas abrasivas rotativas de náilon ou de aço entrem em contato com as bordas e superfícies da peça. Eles são adequados para rebarbar furos e bordas de peças fresadas ou torneadas. As células de rebarbação com escova CNC podem seguir caminhos de ferramenta programados para tratar apenas arestas especificadas em peças complexas, evitando o tratamento excessivo de superfícies funcionais
• Máquinas de rebarbação eletroquímica (ECD): um processo eletrolítico dissolve as rebarbas seletivamente nos pontos de maior densidade de corrente, que correspondem às projeções nítidas das rebarbas. O ECD é o único método prático para rebarbar furos cruzados internos, furos que se cruzam e outros recursos inacessíveis às ferramentas mecânicas

Seis perguntas a serem feitas ao selecionar uma máquina de rebarbação de metal

Para encontrar a máquina rebarbadora de metal certa para uma necessidade específica de produção, avalie sistematicamente os seguintes critérios antes de solicitar orçamentos aos fornecedores de máquinas:

1. Geometria da peça: as peças são chapas planas, estampadas tridimensionais ou componentes usinados com características internas? As rebarbadoras de chapa plana atendem à primeira categoria; máquinas vibratórias, de arrasto ou de ECD são necessárias para os outros
2. Tipo de material e dureza: alumínio, cobre e aço-carbono rebarbam facilmente com a maioria dos tipos de mídia; aços endurecidos e titânio requerem meios abrasivos agressivos ou métodos eletroquímicos
3. Produção necessária: quantas peças ou quilogramas por hora o processo de operação de rebarbação deve acompanhar o ritmo das operações de corte e conformação anteriores? Isso impulsiona a escolha entre máquinas de processo em lote e contínuas
4. Requisito de acabamento de superfície: uma rebarbação funcional (somente remoção de rebarbas, acabamento superficial não crítico) é suficiente ou o processo também precisa atingir um valor específico de rugosidade superficial Ra ou um raio de borda visível?
5. Tamanho da peça e limites de peso: confirme se o envelope de trabalho da máquina, a capacidade de peso da peça e as opções de fixação são compatíveis com as peças maiores e mais pesadas do seu mix de produção
6. Integração de automação: a máquina pode aceitar carga e descarga robótica e oferece saída de dados para integração com sistemas de gerenciamento de produção? Para volumes acima de algumas centenas de peças por turno, o carregamento automatizado justifica rapidamente o seu investimento através da redução dos custos de mão de obra

Como você se torna um programador CNC: educação, habilidades e plano de carreira

O que um programador CNC realmente faz

Antes de abordar como você se torna um programador CNC, vale a pena ser preciso sobre o que a função envolve em um ambiente de fabricação moderno. Um programador CNC traduz um projeto de peça de um desenho CAD ou modelo 3D em um programa de controle de máquina (código NC, comumente chamado de código G) que direciona uma máquina-ferramenta CNC para cortar, girar, fresar ou retificar a peça nas dimensões e acabamento superficial especificados. O programador seleciona ferramentas de corte, define velocidades de corte e taxas de avanço, estabelece estratégia de fixação e sequencia as operações em uma ordem que produz a peça de forma eficiente com alterações mínimas de configuração.

Na maioria das oficinas modernas, a programação CNC é realizada usando uma plataforma de software CAM (fabricação auxiliada por computador), em vez de escrever manualmente o código G, linha por linha. As plataformas de software CAM populares incluem Mastercam, Fusion 360, Siemens NX CAM, Hypermill e Edgecam. A proficiência em pelo menos uma plataforma CAM importante é um requisito inegociável para emprego como programador CNC em um ambiente de produção.

O caminho educacional para se tornar um programador CNC

O caminho educacional mais direto para se tornar um programador CNC segue esta sequência:

1. Conclua o ensino secundário com matemática forte e desenho técnico: álgebra, geometria e trigonometria são usadas constantemente na programação CNC para cálculos de coordenadas, geometria do caminho da ferramenta e análise de tolerância. Cursos de desenho mecânico ou desenho CAD fornecem familiaridade essencial com desenhos de engenharia e notação GD&T (dimensionamento geométrico e tolerância).
2. Inscreva-se em um programa de usinagem CNC ou tecnologia de fabricação: faculdades comunitárias e institutos técnicos nos Estados Unidos oferecem programas de graduação de associado de dois anos e programas de certificação de um ano que cobrem fundamentos de usinagem manual, operação de máquinas CNC, leitura de projetos, metrologia e programação CAM introdutória. A credencial do Instituto Nacional de Habilidades em Metalurgia (NIMS) é uma certificação reconhecida da indústria que muitos programas incorporam
3. Aprenda a fundo uma plataforma de software CAM: a maioria dos programas inclui treinamento introdutório CAM, mas os empregadores esperam que os candidatos sejam capazes de produzir em uma plataforma específica. O Autodesk Fusion 360 é gratuito para estudantes e pequenas lojas e é amplamente utilizado para aprendizagem. Mastercam é a plataforma CAM de produção mais utilizada nas oficinas norte-americanas
4. Ganhe experiência operacional da máquina: capacidade de programação sem experiência em máquinas não é suficiente para a maioria dos empregadores. O tempo gasto na operação de fresas e tornos CNC constrói a compreensão prática de como os programas são executados no mundo real, incluindo o reconhecimento de interferências na ferramenta, a compreensão do comportamento de fixação da peça e o diagnóstico de problemas de corte causados por som e formação de cavacos
5. Entre no campo como operador CNC ou maquinista e avance para a programação: a carreira mais comum é começar como operador de máquina ou maquinista CNC, demonstrando confiabilidade e aptidão mecânica, e assumindo progressivamente responsabilidades de configuração e programação. Muitos programadores experientes seguem esse caminho em vez de entrar na programação diretamente da escola

Expectativas salariais e progressão na carreira para programadores CNC

A remuneração dos programadores CNC varia significativamente com base no nível de experiência, localização geográfica, setor industrial e complexidade do trabalho que está sendo programado. Os dados a seguir são baseados em informações do mercado de trabalho dos Estados Unidos:

Principais habilidades técnicas que aceleram o crescimento da carreira em programação CNC

Além da linha de base da proficiência em software CAM e do conhecimento da máquina, as seguintes habilidades técnicas diferenciam os programadores que avançam rapidamente daqueles que permanecem no nível de operador:

• Programação multieixos: A usinagem CNC simultânea de 4 e 5 eixos permite a produção de peças aeroespaciais e médicas complexas em uma única configuração que, de outra forma, exigiria múltiplas operações. Programadores com capacidade CAM multieixos recebem salários significativamente mais altos do que aqueles limitados ao fresamento de 2,5 eixos
• Interpretação GD&T: dimensionamento e tolerâncias geométricas é a linguagem internacional de desenhos de engenharia para componentes de precisão. Um programador que não consegue ler os textos explicativos de GD&T corretamente não pode garantir que o programa que ele cria produzirá uma peça conforme
• Conhecimento de tecnologia de ferramentas de corte: compreender as classes de metal duro, os tipos de revestimento, a geometria da pastilha e a otimização dos dados de corte permite que os programadores maximizem as taxas de remoção de metal e a vida útil da ferramenta, reduzindo diretamente o custo de fabricação por peça
• Metrologia e inspeção: A programação e operação de máquinas de medição por coordenadas (CMM), o uso de medidores manuais de precisão e a interpretação de relatórios de inspeção são cada vez mais esperados de programadores seniores que devem verificar se seus programas produzem peças conformes
• Integração de automação e robótica: à medida que as máquinas CNC são cada vez mais combinadas com sistemas de carregamento de robôs e paletização automatizada, os programadores que entendem as interfaces de programação de robôs e o software de gerenciamento automatizado de células estão posicionados para funções em ambientes de fabricação avançados

Controle de qualidade em usinagem de precisão e processamento de chapas metálicas: métodos e padrões de medição

Ferramentas de inspeção usadas na fabricação de precisão

O controle de qualidade em usinagem de precisão e processamento de chapas metálicas requer ferramentas de medição cuja precisão exceda significativamente as tolerâncias inspecionadas. A regra geral é que o sistema de medição deve ter uma precisão de pelo menos um décimo da tolerância que está sendo medida , conhecida como proporção de medição de 10 para 1. Para uma tolerância de mais ou menos 0,05 mm, o sistema de medição deve, portanto, ter precisão de mais ou menos 0,005 mm ou melhor.

As ferramentas de medição comumente usadas na fabricação de precisão incluem:

• Micrômetros digitais externos e internos: resolução de 0,001 mm, adequados para medições de diâmetro e espessura em componentes torneados e verificação de espessura de chapa metálica
• Paquímetros vernier digitais: resolução de 0,01 mm, adequados para dimensões lineares, profundidades e alturas de degraus em aplicações de tolerância média
• Máquinas de medição por coordenadas (CMM): sistemas de apalpação de três ou cinco eixos que medem a geometria tridimensional da peça em relação ao modelo CAD nominal, gerando relatórios dimensionais completos. As CMMs são a ferramenta de inspeção padrão para componentes usinados com precisão e peças complexas de estampagem de alta precisão
• Comparadores ópticos e sistemas de visão: projete uma silhueta ampliada de uma peça em uma tela para comparação com uma sobreposição mestre ou use câmeras digitais e processamento de imagem para medir automaticamente as posições das bordas e dos furos
• Perfilômetros de superfície: medem a rugosidade da superfície (valores Ra, Rz) em superfícies usinadas e retificadas, confirmando a conformidade com as especificações de acabamento que afetam a vedação, o atrito e a resistência à fadiga

Padrões internacionais relevantes para componentes metálicos de precisão

Componentes usinados e estampados com precisão para clientes industriais são normalmente produzidos e inspecionados de acordo com padrões internacionais estabelecidos que definem níveis de qualidade, métodos de teste e requisitos de documentação aceitáveis. Os padrões mais frequentemente referenciados na fabricação de metais de precisão incluem ISO 2768 para tolerâncias dimensionais gerais em peças usinadas, ISO 286 para limites e ajustes para características cilíndricas, especificações de materiais ASTM para ligas metálicas e AS9100 (sistema de gerenciamento de qualidade aeroespacial) ou ISO 13485 (sistema de gerenciamento de qualidade de dispositivos médicos) para requisitos de programas de qualidade específicos do setor. Os clientes dos setores aeroespacial, médico e de defesa exigem quase que universalmente a conformidade documentada com um desses padrões de sistema de gestão de qualidade como condição de aprovação do fornecedor.

Perguntas frequentes

1. O que é usinagem de precisão e como ela difere da usinagem normal?

A usinagem de precisão é uma categoria de processos de remoção de material controlados por CNC que atingem tolerâncias dimensionais de mais ou menos 0,025 mm ou mais, usando máquinas-ferramentas avançadas, tecnologia de ferramentas de corte e controle de processo. A usinagem regular ou geral normalmente funciona com tolerâncias de mais ou menos 0,1 a 0,5 mm e usa equipamento padrão sem o mesmo nível de compensação térmica, controle de vibração ou medição durante o processo. A diferença na capacidade de tolerância é impulsionada pela qualidade da máquina-ferramenta, pela abordagem de programação, pela seleção da ferramenta de corte e pela metodologia de inspeção utilizada em todo o processo.

2. Quais são os primeiros passos no Processamento de Chapas Metálicas para um novo projeto de peça?

A primeira etapa prática é converter o projeto da peça 3D em um desenvolvimento de peça plana, também chamado de padrão desdobrado, que leva em conta as tolerâncias de dobra para que, após todas as dobras serem formadas, a peça atinja suas dimensões nominais. Uma vez confirmado o padrão da peça plana, o método de corte apropriado (laser, punção ou jato de água) é selecionado com base no tipo de material, espessura e qualidade de aresta necessária. As ferramentas para dobra são então selecionadas ou projetadas, e um lote de protótipo é produzido e inspecionado antes de se comprometer com o investimento em ferramentas de produção.

3. Como rebitar chapa quando só se tem acesso por um lado?

Quando o acesso apenas por um lado estiver disponível, use rebites cegos (rebites pop) ou rebites cegos estruturais. Faça o furo com o diâmetro de folga correto, selecione um rebite com um comprimento de aperto correspondente à espessura total da chapa, insira o corpo do rebite no furo e opere a pistola de rebite para puxar o mandril através do corpo até que ele se encaixe no pescoço quebrado. Os rebites cegos estruturais (como os tipos Huck BOM ou Gesipa Bulb-Tite) são preferidos aos rebites pop padrão quando a junta deve suportar uma carga estrutural significativa, pois o mandril retido fornece resistência ao cisalhamento e à tração substancialmente maior.

4. Como encontrar a máquina rebarbadora de metal certa para peças planas cortadas a laser?

Para peças de chapa plana cortadas a laser, uma máquina de rebarbação e acabamento de chapa plana de correia larga é a solução mais adequada. Selecione uma máquina com uma largura de trabalho que acomode o maior tamanho de chapa, com pelo menos duas cabeças: uma cabeça de cinta abrasiva para remoção de rebarbas e uma cabeça de escova para arredondamento de bordas e acabamento superficial. Confirme a especificação de espessura mínima da peça da máquina, pois folhas muito finas (abaixo de 0,5 mm) podem ser difíceis de transportar através de rebarbadoras com alimentação por rolo sem empenar. Solicite cortes de teste de materiais de fornecedores de máquinas antes de comprar para verificar o desempenho em seu material específico e faixa de espessura.

5. O que a estampagem de alta precisão oferece em relação à estampagem padrão?

A estampagem de alta precisão atinge tolerâncias dimensionais de mais ou menos 0,01 a 0,05 mm em recursos críticos, comparáveis ​​à usinagem de precisão, enquanto produz peças em tempos de ciclo de frações de segundo. A estampagem padrão atinge tolerâncias de mais ou menos 0,1 a 0,3 mm. As tolerâncias mais rígidas da estampagem de alta precisão são alcançadas por meio de matrizes de aço para ferramentas endurecidas retificadas para obter um alto acabamento superficial, tecnologia de corte fino para bordas cortadas, controle de deslizamento de prensa de circuito fechado e sistemas de monitoramento na matriz. Isso o torna viável para terminais de conectores, componentes de dispositivos médicos, peças de relógios e componentes de injeção de combustível onde a precisão do nível de usinagem é necessária em volumes de produção que tornam a usinagem economicamente impraticável.

6. Como você se torna um programador CNC sem um diploma de quatro anos?

Não é necessário um diploma de quatro anos para se tornar um programador CNC. O caminho mais comum é um diploma de associado de dois anos ou um programa de certificação de um a dois anos em usinagem CNC ou tecnologia de fabricação em uma faculdade comunitária ou instituto técnico, combinado com tempo prático de máquina. A conclusão de uma certificação NIMS (Instituto Nacional de Habilidades em Metalurgia) fortalece a credencial para o emprego. Muitos programadores CNC de sucesso começam como operadores de máquinas, aprendem software CAM de forma independente ou por meio de treinamento de empregadores e avançam para funções de programação dentro de três a cinco anos após entrarem na área.

7. Qual é a diferença entre um programador CNC e um operador CNC?

Um operador CNC executa programas existentes em máquinas CNC: carregando peças, iniciando programas, monitorando o processo de corte, verificando peças acabadas e fazendo pequenos ajustes de deslocamento dentro dos limites definidos. Um programador CNC cria os programas que os operadores executam: seleção de ferramentas, definição de parâmetros de corte, escrita ou geração de código G usando software CAM, teste de programas na máquina e otimização do tempo de ciclo e da qualidade da peça. Em lojas menores, uma pessoa pode desempenhar as duas funções. Em ambientes de produção maiores, a programação e a operação são especializações separadas, com a programação normalmente exigindo uma remuneração mais elevada.

8. Quais materiais podem ser processados ​​pela Estampagem de Alta Precisão?

A estampagem de alta precisão é aplicável à maioria dos metais fornecidos em forma de folha ou tira, incluindo aço laminado a frio, aço inoxidável, ligas de alumínio, cobre, latão, bronze fosforoso, titânio e ligas de níquel. O material deve ter ductilidade suficiente para deformar-se sem rachar durante as operações de estampagem. Os materiais estampados mais comumente em aplicações de alta precisão são aço inoxidável (301, 304) e ligas de cobre para terminais de conectores elétricos, aço laminado a frio para componentes automotivos e de eletrodomésticos e ligas de alumínio para aplicações estruturais leves e de hardware eletrônico.

9. Como posso saber se minhas peças de chapa metálica precisam de uma rebarbadora ou se a rebarbação manual é suficiente?

A rebarbação manual é suficiente apenas quando os volumes de produção são muito baixos (menos de 50 a 100 peças por dia), a geometria da peça é simples e acessível e não há especificação formal da altura da rebarba por parte do cliente. Assim que qualquer um dos seguintes itens se aplicar, uma máquina de rebarbação mecânica se torna justificada: os volumes de produção excedem 200 peças por turno, a especificação do cliente indica uma altura máxima de rebarba (normalmente 0,05 a 0,1 mm), as peças serão usadas em aplicações de vedação, manuseio de fluidos ou elétricas onde as rebarbas causam falha funcional, ou o custo de mão de obra de rebarbação manual excede o custo amortizado de uma máquina durante um período de 12 a 24 meses.

10. Qual é a relação entre usinagem de precisão e processamento de chapas metálicas em um fluxo de trabalho de fabricação?

A usinagem de precisão e o processamento de chapas metálicas são processos complementares e não concorrentes, e muitas montagens complexas exigem ambos. O processamento de chapas metálicas produz gabinetes, suportes, estruturas e componentes estruturais de paredes finas que seriam proibitivamente caros para usinar a partir de material sólido. A usinagem de precisão produz insertos roscados, buchas, furos de precisão, eixos e recursos de acoplamento com tolerâncias estreitas que estão além da capacidade da conformação de chapas metálicas. Em uma montagem eletromecânica típica, o gabinete e o chassi estrutural são fabricados em chapa metálica, enquanto os recursos de montagem precisos, inserções de fixação e componentes mecânicos funcionais são peças usinadas com precisão que são montadas no produto final.