Como otimizar a maquinagem CNC para componentes de ferramentas e moldes

Como parte do fabrico moderno, a precisão é fundamental na criação de peças complexas.

Nesta publicação do blogue, vamos explorar várias estratégias que podem ajudar a otimizar o seu processo, melhorar o desempenho da máquina e, em última análise, produzir ferramentas de alta qualidade com uma precisão geométrica e um acabamento de superfície impressionantes.

Compreender a maquinagem CNC para componentes de ferramentas e moldes

Tipos de máquinas CNC utilizadas para componentes de ferramentas e matrizes

• Fresadoras: O tipo mais comum de máquina CNC, as fresadoras são utilizadas para remover material de uma peça de trabalho utilizando fresas rotativas. São ideais para criar formas tridimensionais complexas e podem ser utilizadas para operações de desbaste e acabamento.
• Centros de torneamento: Muitas vezes referidos como tornos, os centros de torneamento são concebidos principalmente para peças cilíndricas ou rotativas. Utilizam uma ferramenta de corte de ponto único que remove o material de uma peça de trabalho rotativa ao longo do seu eixo.
• Máquinas EDM de fio: Também conhecidas como máquinas de descarga eléctrica por corte de fio ou WEDM, estas máquinas utilizam um elétrodo de fio fino para cortar com precisão contornos complexos em materiais condutores de eletricidade, como os metais utilizados em ferramentas.
• Máquinas de retificação: Ideais para obter acabamentos de superfície finos e tolerâncias apertadas em peças acabadas, as máquinas de retificação utilizam discos ou cintas abrasivas para remover pequenas quantidades de material de uma peça de trabalho através de velocidades de superfície elevadas.

• Tornos de tipo suíço: Estes centros de torneamento altamente precisos são perfeitos para produzir componentes pequenos e complexos com tolerâncias apertadas devido ao seu design único de casquilho guia que suporta a peça de trabalho perto da ferramenta de corte.
• Centros de maquinação de 5 eixos: Ao utilizar cinco eixos de movimento em simultâneo, estas sofisticadas máquinas CNC podem criar geometrias intrincadas que seriam impossíveis com os tradicionais centros de fresagem ou torneamento de 3 eixos.
• Máquinas de corte por jato de água: Utilizando água a uma pressão extremamente elevada misturada com um material abrasivo como a granada, as máquinas de corte por jato de água proporcionam cortes incrivelmente precisos e limpos em materiais como o metal e os plásticos, sem gerar zonas afectadas pelo calor (ZTA).

Propriedades dos materiais de ferramentas utilizados na maquinagem CNC

Estes materiais afectam a qualidade das nossas peças, o desempenho da máquina e a vida útil da ferramenta. Os materiais comuns utilizados na maquinagem CNC incluem o aço rápido (HSS), o carboneto e a cerâmica.

O HSS é uma opção popular pela sua acessibilidade e versatilidade no corte de vários materiais, mas tem menor dureza e resistência ao desgaste do que outras opções como o carboneto ou a cerâmica.

O carboneto é conhecido pela sua elevada dureza, resistência ao calor e durabilidade em operações pesadas.

Por outro lado, as ferramentas de cerâmica têm uma dureza ainda mais elevada do que o carboneto, o que as torna adequadas para a maquinagem de materiais difíceis de cortar, como o ferro fundido ou o aço endurecido.

A escolha do material correto depende de factores como a complexidade da peça, o material a cortar, os requisitos de acabamento da superfície, as capacidades/limitações da máquina, etc.

Estratégias para otimizar a precisão da maquinagem CNC

Conceção para maquinagem CNC

Escolha os materiais de forma sensata e mantenha os projectos simples para reduzir o tempo e os custos. Utilize formas padrão para minimizar os custos de maquinação e ferramentas personalizadas.

Conceber peças com menos configurações para otimizar os tempos de produção. Otimizar a orientação das peças para reduzir as mudanças de ferramentas de corte e melhorar a eficiência.

Melhorar o desempenho da máquina

Investir em equipamento avançado para obter um maior rendimento e uma qualidade consistente. A manutenção, limpeza e lubrificação regulares melhoram a precisão.

Formar os funcionários para um funcionamento eficiente da máquina, reduzindo os erros e o tempo de inatividade.

Otimização da estrutura da máquina

Assegurar a estabilidade da máquina utilizando materiais de alta resistência e suportes adequados. A manutenção regular mantém a estrutura em boas condições.

Utilizar as estratégias corretas do caminho da ferramenta

Escolha ferramentas de corte duradouras e optimize as velocidades de corte e os avanços. Gerir o encravamento das ferramentas e ajustar os percursos de corte para obter precisão.

Utilizar software de simulação para identificar antecipadamente potenciais problemas.

Implementação de estratégias de manutenção adequadas

Cumpra um calendário de manutenção regular para evitar problemas graves.

Manter a máquina limpa e bem lubrificada para evitar a acumulação.

Verificar e manter o alinhamento e a lubrificação corretos para minimizar o desgaste.

Otimização da vida útil da ferramenta

• Escolha a ferramenta de corte correta com base no material que está a maquinar.
• Faça corresponder a velocidade e as taxas de avanço recomendadas para o seu material.
• Considere as geometrias de ponta adequadas ao seu projeto.
• Selecionar os revestimentos de ferramentas com base na temperatura de funcionamento e nos requisitos de fricção.
• Otimizar os tempos de passagem da peça de trabalho para minimizar o desgaste da ferramenta.
• Encontre o equilíbrio correto entre a velocidade de corte e o avanço para uma remoção eficiente do material.
• Utilizar corretamente o líquido de refrigeração para manter a vida útil e a qualidade da ferramenta.
• Implementar a automatização para reduzir os tempos de configuração e minimizar os erros humanos.

Importância do controlo de qualidade na maquinagem CNC para componentes de ferramentas e moldes

Técnicas de inspeção e medição

• Máquinas de medição por coordenadas (CMMs): Estas máquinas utilizam uma sonda para recolher pontos de dados de uma peça de trabalho, que são depois analisados para criar um modelo 3D da peça. As CMMs podem medir geometrias complexas e garantir tolerâncias apertadas.
• Comparadores ópticos: Estes dispositivos utilizam fontes de luz e lentes para projetar uma imagem de uma peça num ecrã, permitindo aos operadores comparar as dimensões com uma sobreposição física ou um desenho CAD.
• Profilómetros de superfície: Estas ferramentas medem a rugosidade da superfície movendo um estilete ao longo da superfície da peça de trabalho e registando os desvios em relação a um plano de referência.
• Medidores de rosca: Utilizados para verificar a conformidade das roscas de parafusos, pernos ou outros componentes roscados com as normas da indústria, tais como ASME ou ISO.
• Braços de medição por coordenadas: Os dispositivos portáteis permitem a medição manual de alta precisão de formas e contornos complexos.
• Air Gages: Measure dimensions using air pressure without making contact with the workpiece itself.

Tolerance And Surface Finish Requirements

Tolerance refers to the allowed deviation from a specific dimension or measurement. In CNC machining for tool and die components, tolerances are often tight - sometimes less than a thousandth of an inch!

Surface finish refers to the quality and smoothness of the machined surface. Achieving the right surface finish requires careful consideration of factors like cutting speeds, feeds, and tools used (amongst others).

Meeting these requirements demands thorough inspection techniques such as visual inspection with measuring instruments or CT scanning technologies.

Not meeting them could mean scrapping parts which lead to lost time and money – something nobody wants!

So when considering your next project involving CNC machining for tool & die components consider checking out part design early on to avoid costly reworks later down the line.

Quality Assurance And Compliance Standards

To ensure consistency and accuracy, inspecting and measuring each component using specialized techniques such as coordinate measuring machines (CMMs) or optical comparators is necessary.

Additionally, there are specific tolerance and surface finish requirements that need to be met for each project. For example, a mold may require smooth surfaces to prevent drag marks on the final product.

These standards help maintain customer satisfaction while also ensuring compliance with industry regulations. Meeting these requirements can also lead to new business opportunities as customers trust our ability to produce consistent results.

It all comes down to attention to detail and following established procedures for quality control.

Incorporating quality assurance practices into our CNC machining process ensures we deliver reliable products that meet or exceed industry standards.

Advantages And Limitations Of CNC Machining For Tool & Die Components

Advantages: Accuracy, Repeatability, Versatility

CNC machines offer exceptional precision, ensuring tight tolerances for intricate tool and die components, preventing issues in the manufacturing process.

Moreover, they can replicate parts consistently, enabling the efficient production of large quantities without compromising quality.

Their ability to fabricate various complex shapes makes them an ideal choice for creating unique tool and die components.

Limitations: Cost, Complexity, Material Limitations

High costs associated with purchasing and maintaining CNC machines, coupled with the complexity of producing intricate components, contribute to the financial challenges.

Moreover, the need for skilled machinists proficient in programming and overseeing the machining process further adds to the complexity.

Additionally, certain materials may pose constraints due to their properties, demanding specialized handling methods that can potentially increase production time and costs.

Conclusão

In conclusion, CNC machining for tool & die components offers unparalleled precision, repeatability, and versatility, ensuring the production of intricate components with tight tolerances.

While it enables the fabrication of complex shapes consistently, it also demands careful consideration of material limitations and significant costs associated with both machinery and skilled labor.

Effective implementation of quality control measures and optimization strategies, however, can help maximize the advantages while mitigating the limitations, leading to reliable and high-quality outputs.