O que é torneamento CNC? Noções básicas detalhadas que você precisa saber

O torneamento CNC é um dos processos de usinagem CNC mais utilizados, altamente considerado na indústria de transformação por sua precisão e versatilidade. Envolve uma ferramenta de corte estacionária que remove material de uma peça rotativa em um torno ou centro de torneamento. Este processo é usado principalmente para produzir peças com características circulares ou axissimétricas. Dependendo do tipo de operação de corte, pode criar componentes cilíndricos, cônicos, roscados, ranhurados ou furados, bem como peças com texturas superficiais específicas.

Esteja você na indústria considerando se o torneamento CNC é adequado para o seu projeto ou simplesmente curioso sobre tecnologias de fabricação, você está no lugar certo! Este artigo responderá a todas as suas perguntas sobre torneamento CNC.

O que é torneamento CNC?

Interpretado literalmente, "Torneamento CNC" pode ser dividido em duas partes:

CNC (Controle Numérico Computadorizado): Refere-se ao uso de programas de computador para controlar com precisão como as máquinas se movem e operam.

Torneamento: Na usinagem, o torneamento é um processo em que o material é removido de uma peça rotativa por uma ferramenta de corte, normalmente uma ferramenta de corte de ponto único, que é mantida estacionária ou se move ao longo de um caminho predeterminado.

Assim, o torneamento CNC combina a precisão das operações controladas por computador com o processo de torneamento tradicional, moldando de forma eficiente uma peça no formato desejado com alta precisão e repetibilidade. Tornos CNC e centros de torneamento CNC são as máquinas padrão utilizadas na indústria para essas operações.

Qual é a diferença entre centros de torneamento CNC e tornos CNC?

Os tornos CNC são principalmente máquinas de 2 eixos projetadas para operações de torneamento padrão, com foco na usinagem de peças cilíndricas ou cônicas. Eles oferecem uma configuração mais simples, menor custo e normalmente não possuem um invólucro de proteção ao redor da máquina.

Em contraste, os centros de torneamento CNC são sistemas avançados de múltiplos eixos equipados com ferramentas motorizadas, permitindo-lhes realizar múltiplas operações como torneamento, fresamento, furação e rosqueamento em uma única configuração. Isso resulta em maior produtividade, maior flexibilidade e capacidade de produzir peças complexas. No entanto, isto também significa um maior investimento inicial e maior complexidade operacional.

Como funciona o torneamento CNC ?

O torneamento CNC é um processo complexo, mas vamos simplificá-lo em três etapas principais e destacar as principais considerações em cada etapa para ajudá-lo a obter melhores resultados. Vamos começar!

Etapa 1: Design e Programação

O primeiro passo é projetar sua peça. Usando software CAD, como AutoCAD ou SolidWorks, você pode transformar seu conceito – geralmente começando com um ou mais esboços 2D – em um modelo digital 3D detalhado. Este modelo incluirá todos os detalhes essenciais, como dimensões, formas e características da peça.

Assim que o arquivo CAD estiver pronto, ele será importado para o software CAM. Nesta fase, um engenheiro de produção analisa o projeto para garantir que ele seja fabricável. Eles então determinam as operações de usinagem necessárias, selecionam as ferramentas apropriadas e definem os parâmetros de usinagem, como velocidade e profundidade de corte. Por fim, essas decisões são compiladas em um conjunto de instruções, conhecido como código G, que as máquinas CNC podem compreender e executar.

Você precisa ter dois parâmetros em mente nesta fase: a velocidade de giro e a taxa de avanço. A velocidade de giro (frequentemente usada de forma intercambiável com velocidade de corte) é a taxa na qual a superfície de uma peça rotativa se move além da ferramenta de corte, normalmente medida em metros por minuto (m/min) ou pés por minuto (pés/min). A taxa de avanço é a velocidade na qual a ferramenta de corte avança ao longo da peça rotativa, definida como a distância que a ferramenta percorre durante uma revolução da peça.

Esses parâmetros devem ser cuidadosamente determinados por um especialista, pois afetam significativamente a vida útil da ferramenta, o tempo de usinagem e a qualidade geral do seu projeto. Normalmente, uma velocidade de torneamento mais baixa combinada com uma taxa de avanço mais alta é empregada no estágio inicial de desbaste para remover rapidamente o material. Para a fase de acabamento, prefere-se uma velocidade de torneamento mais alta e um avanço mais baixo para obter superfícies lisas e peças com tolerâncias precisas.

Etapa 2: Prepare o torno CNC

Passo #3: Comece a operação de torneamento

Finalmente, a máquina CNC começa girando a peça rapidamente. As ferramentas de corte seguem o programa CNC para realizar uma série de operações como torneamento, furação e faceamento. Fatores como a complexidade da sua peça e as tolerâncias exigidas determinarão quantos ciclos de usinagem sua peça será submetida. O cálculo do tempo de cada ciclo ajudará você a saber o tempo final gasto no componente, essencial para o cálculo de custos e planejamento da produção. Além disso, isso pode ajudar a otimizar o processo de usinagem e aumentar a eficiência da produção.

Normalmente, o tempo do ciclo de torneamento compreenderá:

Tempo de configuração: Preparativos antes do início do torneamento, como carregamento da peça, instalação da ferramenta e configuração do programa CNC.Tempo de corte: Quando a ferramenta remove material ativamente, influenciada pela velocidade de rotação da peça , taxa de avanço e profundidade de corte.Tempo de troca de ferramenta: necessário para trocar ferramentas de corte para diferentes operações, como torneamento, furação e faceamento.Tempo ocioso: períodos em que o a máquina não está usinando, como ajustar posições entre cortes ou mover para um novo ponto inicial para a próxima operação de corte.

Tipos de operações de torneamento CNC

Para atender às diversas necessidades de fabricação, uma ampla gama de processos de torneamento agora incorpora vários tipos de ferramentas de torno em tornos CNC e máquinas de torneamento. Isso permite a usinagem além da produção de peças simples axialmente simétricas, como componentes cilíndricos e cônicos, para incluir geometrias complexas como polígonos e peças complexas com curvas especiais. Abaixo estão alguns dos tipos mais comuns de operações de torneamento:

1. Torneamento reto

O torneamento reto envolve a remoção de material do exterior da peça para reduzir seu diâmetro a uma dimensão especificada. Geralmente é uma etapa inicial no processo de usinagem, focada na redução rápida da peça para próximo do tamanho desejado. Por se preocupar principalmente com a remoção rápida de material, esta operação pode não produzir as dimensões finais com a mais alta precisão. Como tal, às vezes é chamado de torneamento bruto. Após o torneamento reto, geralmente são necessárias operações adicionais de acabamento para refinar a superfície e atingir as dimensões e tolerâncias exatas necessárias para a peça.

2. Torneamento cônico

O torneamento cônico é uma operação de usinagem realizada em ângulo e não paralelo ao eixo de rotação da peça. Envolve reduzir gradualmente a profundidade de corte ao longo do comprimento da peça para criar uma forma cônica.

3. Enfrentando

Faceamento é um processo usado para criar uma superfície plana na extremidade de uma peça de trabalho. O objetivo é tornar a superfície perpendicular ao eixo de rotação da peça. Durante a operação de faceamento, a ferramenta de faceamento avança perpendicularmente ao eixo de rotação da peça. Este processo pode ser realizado como corte de desbaste ou como corte de passe final.

4. Perfuração

Perfurar refere-se à criação de um furo no centro da peça de trabalho usando uma ferramenta de corte rotativa chamada broca. Embora não seja uma operação de torneamento tradicional, é comumente incorporada em centros de torneamento CNC com recursos de ferramentas mecânicas. Em centros de torneamento mais avançados, os furos podem ser perfurados em praticamente qualquer orientação e não estão limitados ao eixo central.

5. Chato

A furação é usada para ampliar um furo existente ou melhorar sua precisão cilíndrica. É comumente empregado em aplicações onde a perfuração por si só pode não fornecer o nível necessário de precisão ou acabamento superficial.

6. Rosqueamento

Rosqueamento é o processo de corte de ranhuras helicoidais na superfície interna ou externa de uma peça de trabalho para criar roscas, que são usadas para fixar componentes entre si. Isso pode ser feito internamente (dentro de um furo, como na rosca de um parafuso) ou externamente (na superfície externa, como na rosca de um parafuso). Ferramentas de corte especializadas, como machos para roscas internas e matrizes para roscas externas, são utilizadas neste processo.

7. serrilhado

O recartilhamento é usado para criar um padrão texturizado na superfície de uma peça de trabalho. Esse padrão, normalmente consistindo em uma série de linhas retas, angulares ou cruzadas, é pressionado ou enrolado no material usando uma ferramenta serrilhada especializada. O objetivo principal do serrilhado é fornecer uma melhor aderência às peças, como cabos de ferramentas, botões ou fixadores.

8. Ranhura

A ranhura envolve a criação de uma ou mais ranhuras de largura e profundidade específicas em uma peça de trabalho. Esta operação é normalmente usada para criar ranhuras para anéis de vedação, rasgos de chaveta, ranhuras para óleo, etc. Ela pode ser realizada no diâmetro interno ou externo de uma peça de trabalho, bem como nas faces finais.

9.Separação (corte)

É o processo de cortar uma peça do material original ou dividir um pedaço longo de material em pedaços mais curtos. Esta operação é normalmente realizada radialmente ao redor da peça até que o material esteja completamente cortado.

O CNC está se tornando a escolha certa para sua peça?

Até agora, entendemos algumas das principais vantagens do torneamento CNC. Estes incluem a sua precisão, graças à natureza automatizada do sistema, a sua flexibilidade devido à capacidade de realizar vários tipos de operações, e os seus resultados mais rápidos. Além disso, a sua compatibilidade com um amplo espectro de materiais, como metais, plásticos, madeira, vidro e cera, permite que o torneamento CNC seja amplamente aplicado em inúmeras indústrias, incluindo, entre outras, as áreas automotiva, elétrica e industrial.

Mas isso significa que o torneamento CNC é adequado para todas as peças? Certamente não. Existem vários fatores cruciais que devem ser considerados para determinar se o torneamento CNC é uma escolha eficaz para o seu projeto.

Geometria da peça

O torneamento CNC é mais eficiente para peças com simetria rotacional, como cilindros, cones ou discos. Para peças com características complexas ou não rotativas, métodos alternativos de fabricação, como fresagem CNC, impressão 3D ou moldagem por injeção, podem ser mais adequados.

Propriedades dos materiais

O torneamento CNC é adaptável a uma ampla gama de materiais, mas cada material possui propriedades que influenciam significativamente a forma como ele responde ao processo de torneamento. Fatores como usinabilidade, desgaste da ferramenta, acabamentos alcançáveis ​​e comportamento sob tensões de usinagem são considerações cruciais.

Veja o alumínio, por exemplo, que é preferido para torneamento CNC devido ao seu equilíbrio ideal entre resistência, peso e facilidade de usinagem. Em contraste, materiais mais duros, como aço inoxidável e titânio, oferecem maior durabilidade, mas exigem ferramentas de corte e parâmetros de usinagem especializados para evitar o endurecimento por trabalho e garantir um acabamento de alta qualidade. Além disso, embora os metais possam ser usinados com alto brilho, os plásticos podem exigir um manuseio específico para evitar derretimento ou deformação.

Portanto, uma avaliação completa das propriedades do material do seu produto é essencial para determinar se o torneamento CNC é o método de fabricação mais eficiente e econômico para as suas necessidades.

Requisitos de tolerância e tamanho

O torneamento CNC pode atingir alta precisão e tolerâncias restritas, até ±0,02 mm (±0,0008 polegadas). No entanto, devido às restrições físicas do projeto da máquina e à sua capacidade de manuseio de peças, os tornos CNC apresentam limitações de tamanho. Portanto, para peças que exigem tolerâncias mais restritas ou que são muito grandes, processos de usinagem alternativos podem ser necessários.

Volumes de produção

Para volumes de produção pequenos e médios, o torneamento CNC costuma ser uma escolha econômica e eficiente, pois fornece alta precisão, recursos de iteração rápida e capacidade de usinar formas complexas sem a necessidade de moldes caros. Quando se trata de produção em larga escala, embora o torneamento CNC seja aplicável, outros métodos de fabricação, como moldagem por injeção ou fundição sob pressão, podem ser mais econômicos devido a considerações de custo por unidade (incluindo a amortização dos custos do molde e o desperdício de material durante o processo CNC). processo de torneamento) e eficiência de produção.

Tipos de torno CNC

Conforme mencionado anteriormente, tornos e centros de torneamento são as máquinas típicas utilizadas para operações de torneamento. Na prática, essas máquinas são categorizadas com base em necessidades e aplicações específicas de fabricação. Aqui está uma visão geral dos principais tipos de tornos CNC.

Tornos CNC horizontais

Tornos CNC horizontais são o tipo típico e mais amplamente utilizado de tornos CNC. Nessas máquinas, a peça é montada horizontalmente e gira em torno de um eixo horizontal. Eles são capazes de realizar operações externas e internas de corte, rosqueamento e mandrilamento.

Tornos CNC Verticais

Semelhante aos tornos horizontais, a principal diferença está na forma como a peça é segurada. Os tornos CNC verticais fixam a peça em uma orientação vertical, o que é particularmente útil para usinar peças grandes e pesadas que podem ser difíceis de montar ou manter a estabilidade em um torno horizontal. Esta configuração também pode ser vantajosa em ambientes onde o espaço é limitado.

Centros de Torneamento Horizontal

Os centros de torneamento horizontal são versões avançadas de tornos horizontais, incorporando funções adicionais como furação e fresamento. Esta capacidade multitarefa permite a usinagem completa de uma peça sem a necessidade de transferi-la para máquinas diferentes para etapas adicionais de usinagem. Além disso, a orientação horizontal auxilia na remoção de cavacos, permitindo que a gravidade afaste naturalmente os cavacos da área de corte, melhorando a estabilidade e a limpeza do processo de usinagem.

Centros de Torneamento Vertical

Os centros de torneamento verticais combinam os recursos dos tornos CNC verticais com as fresadoras CNC, proporcionando versatilidade para realizar operações de torneamento, fresamento e furação. Com design onde o mandril giratório fica posicionado mais próximo do solo, o centro de gravidade do material fica alinhado com o eixo de rotação, o que ajuda a evitar o efeito cantilever. Portanto, os centros de torneamento verticais são idealmente usados ​​para usinar peças de grande diâmetro, mas curtas e pesadas.

Além disso, com os avanços na tecnologia, existem outros tipos e variantes específicas de máquinas CNC projetadas para atender a uma gama mais ampla de necessidades e aplicações de fabricação. Um exemplo notável são os tornos CNC do tipo suíço, que são particularmente adequados para usinagem de precisão de peças pequenas e complexas.

Componentes da máquina de torneamento CNC

Embora existam muitos tipos diferentes de tornos, todos eles compartilham alguns componentes-chave comuns. Compreender esses componentes é crucial para operar um torno CNC de maneira eficaz e realizar a manutenção. Vamos dar uma breve olhada nesses elementos essenciais.

Painel de controle

O painel de controle é a interface do usuário da máquina CNC, onde os maquinistas e técnicos inserem o código G ou programa CAM que dita os movimentos e operações da máquina.

Fuso

O fuso mantém a peça no lugar enquanto ela gira. A potência e a velocidade do fuso são críticas para o processo de usinagem, pois determinam a taxa na qual o material pode ser removido.

A maioria dos tornos CNC básicos são equipados com um único fuso, o que é suficiente para a grande maioria das aplicações de torneamento. No entanto, centros de torneamento CNC mais avançados podem apresentar configurações de fuso duplo ou múltiplo, permitindo operações de corte mais complexas e eficientes.

Cabeçote

O cabeçote geralmente está localizado no lado esquerdo da máquina (da perspectiva do operador) e serve como alojamento para o mecanismo de acionamento do fuso do torno.

O fuso principal passa pelo cabeçote e é usado para fixar a peça ou um dispositivo de fixação, como um mandril. O mecanismo de acionamento inclui motor, engrenagens, correias ou polias, que trabalham juntos para transferir energia do motor para o fuso, permitindo que ele gire em várias velocidades.

Contraponto

O contraponto, posicionado na extremidade oposta ao cabeçote, é projetado para fornecer suporte e estabilidade à peça durante a usinagem. Ele pode se mover ao longo da base do torno para acomodar peças de diferentes comprimentos e contém ferramentas como centros ou brocas em sua haste ajustável para diversas operações, como fazer furos centrais precisos. Portanto, é altamente adequado para garantir precisão de usinagem e obter acabamentos de qualidade em peças longas ou pesadas.

Mandril

Um mandril é um dispositivo que normalmente é montado no fuso principal e segura a peça a ser cortada. Muitas vezes apresenta mandíbulas intercambiáveis ​​para acomodar diferentes tipos e tamanhos de peças de trabalho. Embora três mandíbulas sejam mais comuns, alguns mandris têm quatro mandíbulas, o que pode ser útil para segurar barras quadradas e permitir torneamento descentralizado.

Transporte

O carro é um componente móvel que desliza ao longo da base da máquina. Serve para apoiar, posicionar e alimentar a ferramenta de corte na peça de trabalho. O carro é composto por diversas partes, incluindo sela, corrediça transversal, descanso composto e porta-ferramentas, entre outras.

Torre

A torre, montada no carro, contém diversas ferramentas de corte. Ele pode girar para colocar rapidamente qualquer ferramenta na posição de corte, eliminando a necessidade de trocas manuais. As torres podem ser de vários tipos, incluindo estáticas (onde as ferramentas não giram durante a operação de corte) e vivas (onde as ferramentas podem girar, permitindo operações como perfuração ou fresamento). Os centros de torneamento CNC podem ter uma única torre ou múltiplas torres para maior eficiência e complexidade na usinagem.

Cama

A base, geralmente feita de ferro fundido, é a base do torno de torneamento que suporta todos os outros componentes, incluindo cabeçote, mandris, cabeçotes móveis, etc.

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