Serviço de usinagem CNC: o guia completo

Serviço de usinagem CNC: o que os engenheiros precisam saber antes de fazer o pedido

“Ordering CNC machined parts” parece simples-basta enviar seu arquivo CAD, receber um preço e esperar que as peças cheguem No entanto, na realidade, os fatores críticos que diferenciam a peça “good” (uma iteração) do “bad” são predicar decisões sobre o trabalho antes mesmo de o pedido ser feito Este guia discute o que engenheiros e gerentes de compras devem considerar ao escolher um serviço de usinagem CNC - desde a seleção do processo e a determinação das tolerâncias necessárias até a compreensão do que afeta seu custo e a qualificação de seus fornecedores - com os dados concretos para apoiar sua escolha.

O que é usinagem CNC e como funciona?

A Serviço usinagem CNC é um dos processos de fabricação contínua que utilizam uma máquina de controle numérico computadorizado para cortar materiais de um bloco de material, peça de trabalho, a fim de moldar e dimensionar uma peça Em contraste com impressoras 3 D, uma máquina CNC usa um bloco inicial maior de material para cortar até a forma desejada.

Cada trabalho CNC segue três etapas Um engenheiro projeta um modelo 3 D usando o software CADSolidWorks, Fusion 360 ou similar Em seguida, o modelo 3 D é convertido em caminhos de ferramentas usináveis no software CAM, que então gera códigos G que instruem a máquina CNC para onde ir, com que rapidez girar, com que profundidade cortar e assim por diante.

Finalmente, a máquina CNC executa esses códigos As velocidades do fuso estão geralmente entre 8.000 e 30.000 RPM, dependendo do material e do diâmetro do cortador, com taxas de alimentação e seleção baseadas na descoberta de um acabamento superficial aceitável enquanto atinge o tempo de ciclo desejado.

Repetibilidade é onde CNC bate operação manual Um one-off pode ser feito à mão, feito sob encomenda, mas um CNC, se funcionar, faz 1 ou 1000 exatamente o mesmo Tolerâncias são mantidas do primeiro ao último algo que nenhuma operação manual pode reivindicar.

Tipos de Processos de Usinagem CNC

Fresagem CNC 3-A×is e 5-A×is

Um moinho CNC 3 a×is traduz a ferramenta de corte nas direções X, Y e Z. É ideal para produzir geometrias planas ou prismáticas, ou seja, suportes, placas e caixas com todos os recursos acessíveis de um lado Qualquer furo recortado, angular ou componente de curva composta requer re-fi×turing da peça de trabalho aumentando o custo de configuração e o risco de erro posicional.

5 a×is A fresagem CNC inclui 2 a×es adicionais de rotação (geralmente eixos A e B), permitindo que o cortador incline e gire para praticamente qualquer ângulo dentro de uma única configuração na peça de trabalho. (Estatísticas da indústria indicam que no ano passado (2015), mais de 801TP3 T de todas as usinas industriais novas no mercado foram vendidas com capacidade de 5 eixos).Os jobs de economia do mundo real que anteriormente levavam 7-10 dias em várias máquinas de 3 eixos aproveitando várias configurações em um ou mais centros de usinagem agora podem ser feitos em questão de horas em uma única máquina de 5 eixos com maior precisão dimensional e consistência, uma vez que a peça não precisa ser realocada durante o processo de usinagem.

Torneamento CNC e Usinagem Suíça

Torneamento CNC envolve girar a peça contra uma ferramenta de corte estacionária, tornando-a o processo de escolha para componentes cilíndricos e cônicos - eixos, buchas, acessórios, fixadores roscados Tornos CNC modernos com ferramentas ao vivo também podem usinar operações de fresagem e torneamento em uma única configuração.

O torneamento CNC do tipo suíço leva isso um passo adiante no caso de peças de pequeno diâmetro (abaixo de 32 mm).A bucha guia suporta o trabalho próximo ao corte, removendo a flexão que leva à deflexão e permitindo tolerâncias até 0,0005″. A usinagem suíça é padrão para parafusos ósseos médicos, pinos de conectores eletrônicos e peças de relógios.

Wire EDM e processos especializados

Usinagem por descarga elétrica, utiliza um fio fino eletricamente carregado para cortar materiais condutores com tolerâncias tão apertadas quanto 0,0001″. Sem força de corte mecânica direta, o fio EDM lida com aços para ferramentas endurecidos, carboneto de tungstênio e outros materiais que destruiriam os cortadores convencionais. A captura é que ele corta lentamente em comparação com a fresagem.

Materiais de usinagem CNC escolhendo o metal ou plástico certo

Escolher o material certo é fundamental para controlar o custo, reduzir o prazo de entrega e alcançar as especificações da peça A escolha errada do material pode produzir uma peça que faz máquinas lindamente, mas falha em serviço - ou que tem sucesso em serviço, mas que sopra o orçamento A lista abaixo mostra os materiais de usinagem CNC mais processados com as propriedades mecânicas e os dados de custo que os engenheiros precisam.

Ligas de alumínio (6061-T6, 7075-T6)

O alumínio tornou-se uma espécie de padrão de fato Usinagem CNC material: ele moe rapidamente, mantém tolerâncias estreitas e custa menos do que a maioria dos outros metais Quando o alumínio 6061-T6 é indicado para peças de uso geral - suportes, invólucros, acessórios e dissipadores de calor - é de longe o mais comum Quando maior resistência à tração (membros estruturais aeroespaciais, gabaritos de alta tensão) é essencial, 7075-T6 fornece 572 MPa a aproximadamente 1,5 o preço do material.

Aço inoxidável, aço carbono e titânio

O aço inoxidável 304, por exemplo, possui excelente resistência à corrosão - como para equipamentos médicos e de qualidade alimentar. 316 L substitui o molibdênio por resistência química superior - uma escolha para aplicações de processamento marítimo e químico O aço com desempenho superior para relações resistência-peso, Ti-6 Al-4 V (Titânio de grau 5). oferece resistência à tração de 950 MPa a aproximadamente 601TP3 T da densidade - mas é lento e pode ser caro O aço carbono 1045 atinge o ponto ideal para aplicações de engrenagens, eixos e acessórios de alta resistência sem a resistência à corrosão.

Plásticos de Engenharia (PEEK, Delrin, Policarbonato, ABS, PTFE)

Os plásticos de engenharia são usinados quando as peças requerem isolamento elétrico, melhor resistência química ou menos peso do que uma mistura de metal e plástico pode oferecer - combinado com tolerâncias mais rígidas do que a moldagem por injeção pode fornecer em baixos volumes de produção PEEK é um substituto do metal em aplicações aeroespaciais e médicas - suporta operação contínua a 260 °C, ainda fornece resistência à tração de 100 MPa Delrin (POM) lida com a carga em engrenagens, rolamentos, buchas O policarbonato dá opacidade juntamente com alta resistência ao impacto para tampas e escudos.

Tolerâncias de usinagem CNC e acabamentos superficiais

Obter a tolerância de usinagem certa é um rolo de dados: se estiver muito solto, as peças correspondentes não caberão Se estiver muito apertado, você está apenas pagando por um tempo de usinagem desnecessário que não comprou nada As tabelas abaixo mostram o que é viável em uma máquina de produção real, não uma imagem de marketing de melhor caso.

O acabamento superficial é especificado como Ra (rugosidade média aritmética da superfície) em unidades de micrômetros por ISO 4287. A menos que seu desenho indique claramente um requisito específico de Ra, a maioria das oficinas de usinagem CNC padrão para Ra 3,2 µm A superfície natural deixada por uma operação de fresagem ou torneamento padrão.

Quanto custa a usinagem CNC?

As despesas de usinagem CNC são influenciadas por cinco fatores principais, cada um adicionando uma porcentagem diferente ao preço final da peça Compreender esses fatores permite que os engenheiros escolham estratégias de projeto que atendam a tolerâncias rígidas dentro do orçamento desejado.

Principais impulsionadores de custos

Como reduzir os custos de usinagem CNC 7 dicas acionáveis

Quer uma estimativa de custo rápida? Carregue o seu ficheiro CAD e obtenha um orçamento (a maioria das plataformas oferece preços instantâneos com menos de 24 horas.

Como escolher um provedor de serviços de usinagem CNC

Certificações que importam

Ao escolher um CNC oficina mecânica, verificar suas certificações para garantir que eles foram auditados de forma independente para controles de qualidade A linha de base padrão é ISO 9001 (certificações adicionais). Qualquer loja que não tenha isso deve ser considerada suspeita. As certificações relevantes podem variar de acordo com o campo:

• A certificação AS9100 D é exigida por mais de 801TP3 T de fornecedores aeroespaciais Aborda segurança, mitigação de riscos e gerenciamento de configuração.
• ISO 13485 é um must-have para componentes de dispositivos médicos Inclui validação de processos e controles de projeto.
• IATF 16949 é o sistema de qualidade para a indústria automotiva, incluindo PPAP e controles estatísticos de processos.
• NADCAP realiza auditorias de processos especializados necessários em peças aeroespaciais.

Lojas de máquinas online vs. locais quando cada uma ganha

Os serviços de usinagem CNC on-line (serviços de cotação instantânea) funcionam muito bem ao produzir materiais padrão, complexidades geometricamente simples a médias, e quando as tolerâncias 0,002 ″ podem ser toleradas dentro de um lead-time de 3-7 dias Você envia o arquivo CAD, recebe um preço instantâneo e as peças são enviadas sem nunca ter falado com alguém As oficinas mecânicas locais se dão muito bem quando você precisa de uma reviravolta no mesmo dia, Design pessoal para Fabricação (DFM) e discussões de engenharia, ou estão executando um programa com mudanças de engenharia que você desejará uma estreita relação de trabalho com seu fabricante.

Independentemente de o resultado ser uma oficina mecânica CNC online ou uma oficina local, aqui estão as características que você deve exigir ao selecionar uma loja CNC e as características que você deve evitar

Projeto para Fabricação CNC (DFM) 7 Regras de Curabilidade

Os sete projetos de regras de fabricação foram destilados das diretrizes fornecidas por Protolabs e Engenharia Libretexts salvará você dos erros de projeto de usinagem CNC mais comuns (e mais caros).Use-os para verificar seu arquivo CAD antes de enviar suas peças para cotação.

1. Espessura mínima da parede: 0,8 mm para metais, 1,5 mm para plásticos, 1,0 mm para alumínio 6061, 1,5 mm para aço inoxidável Paredes mais finas do que isso terão uma tendência a desviar sob o cortador, resultando em marcas de vibração e deriva dimensional.
2. Raios de canto/3 da profundidade da cavidade Os cantos internos devem ser radiused 1 ordem para cortar cantos apertados O cortador do CNC deve ser radiused Se sua cavidade é 30 mm profundo você precisa incluir pelo menos um raio de 10 mm nos cantos Raios menores exigem cortadores menores, alimentações mais lentas, e mais passagens.
3. Profundidade do furo: diâmetro máximo 10 x. brocas de torção padrão de forma confiável vão 4 diâmetros de profundidade A perfuração Peck irá de forma confiável para 10 diâmetros de profundidade Em profundidades maiores, use uma broca de arma como uma operação separada.
4. Profundidade do bolso: relação máxima de profundidade para largura de 3:1 Bolsos profundos requerem ferramentas de corte mais longas que têm tendência a oscilar, degradando o acabamento e a dimensionalidade Bolsos largos permitem que ferramentas mais curtas e rígidas considerem alargar um bolso se você precisar dele profundo.
5. Undercuts: adicione 30-501TP3 T ao custo de cada característica Mantenha suas larguras de corte inferiores em milímetros inteiros para combinar com o ferramental padrão, e permita 4 mm de folga entre o corte inferior e qualquer parede adjacente.
6. Profundidade máxima da rosca: 3 diâmetros Roscas adicionais além de 3 diâmetros oferecem capacidade de carga adicional insignificante, aumentando as chances de quebra da torneira Especifique uma profundidade máxima de 18 mm para roscas M6.
7. Texto e gravação: largura mínima de linha de 0,018″ em metais macios, 0,033″ em metais duros Fontes finas, serifas finas e fontes de script são difíceis ou impossíveis de usinar; use uma fonte sem serifa com um curso de 10 pt (~0,134″).

Perguntas frequentes

Como a usinagem CNC difere da impressão 3 D?

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A usinagem CNC é um processo subtrativo que remove material de um tarugo de material sólido usando ferramentas de corte rotativas, enquanto que, para cada cordão de material extrudado durante a impressão 3 D cerca de quatro são descartados como resíduos CNC fornece tolerâncias mais apertadas para 0,001″ e qualidade de superfície superior do que a impressão 3 D FFF, mas tem maior desperdício de material Por outro lado, a impressão 3 D FFF é mais adequada para geometrias internas complexas e experimentação rápida para ajuste e formar protótipos onde nenhuma tolerância dimensional melhor que 0,010″ é necessária.

Qual é o prazo de entrega típico para peças usinadas CNC?

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O prazo de execução padrão varia de 3 a 10 dias úteis segundo a geometria da peça, o material, a distância da ligação, e o tamanho da ordem A maioria de peças simples do alumínio envia em 3-5 dias As peças do CNC do Multi-eixo no metal exótico tal como Titanium e PEEK podem tomar 7-10 dias para o perfilamento complexo e a usinagem do multi-eixo Os serviços de CNC da rápido-volta em linha podem produzir as peças em 24-48 horas em um prémio 1.5-2 sobre o prazo de execução normal O prazo de execução varia igualmente entre ordens que especificam a inspeção (FAI, relatório de CMM) e aquelas que não.

Quais formatos de arquivo os serviços de usinagem CNC aceitam?

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A maioria dos serviços CNC aceita os formatos CAD 3 D preferidos de STEP (.stp), IGES (.igs) e Parasolid (.x_t).Outros também aceitam arquivos SolidWorks (.sldprt), Inventor (.ipt) e STL. Sempre fornecem desenhos 2 D (PDF ou DWG) para chamadas de acabamento de superfície, GD & T e tolerância.

As máquinas CNC podem lidar com pequenas execuções em lote e protótipo?

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Sim, a usinagem CNC é perfeita para protótipos e fabricação em pequenas quantidades de 1 a 500 peças Ao contrário da moldagem por injeção, a CNC não requer ferramenta de molde apenas um custo de configuração único e o custo do ciclo de usinagem Os custos de configuração são amortizados sobre o tamanho do lote (tornando um custo de protótipo entre $50-200+ com base na complexidade, mas mantendo o orçamento total do projeto baixo enquanto valida conceitos Isso torna o CNC uma escolha ideal para protótipos funcionais e fabricação de pontes.

Quais indústrias dependem mais dos serviços de usinagem CNC?

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Os maiores mercados para peças usinadas CNC são aeroespacial, dispositivos médicos, automotivo, eletrônicos de consumo e defesa Aeroespacial pede lojas registradas AS9100 D, médica requer certificação ISO 13485, demanda automotiva acreditação IATF 16949 e eletrônicos de consumo terceirizam CNC para desenvolver dissipadores de calor, gabinetes e lentes de câmera.

Como você inspeciona as peças usinadas CNC para qualidade?

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As práticas de inspeção padrão incluem verificação dimensional para Posições Angular, Linear, Circular, Curvilínea e Manchada usando máquinas de medição por coordenadas (CMM) A inspeção adicional envolve plotagem de superfície 3 D, inspeção de primeiro artigo (FAI) e pode incluir testes não destrutivos (NDT), como raios X ou penetrante de corante para componentes médicos e aeroespaciais de acordo com a especificação.