Diferentes tipos de máquinas CNC: guia detalhado

As máquinas CNC são máquinas programáveis que constituem uma parte importante da usinagem moderna. Ajudam diferentes setores a fabricar peças precisas e complexas.

Neste artigo, vamos conhecer a definição de máquinas CNC, os seus componentes básicos, os diferentes tipos de máquinas CNC e como escolher a máquina mais adequada. Continue a ler.

O que é uma máquina CNC?

Uma máquina CNC (Controlo Numérico Computorizado) é uma máquina que utiliza um computador para controlar ferramentas de corte, modelação e conformação de materiais. As máquinas CNC trabalham com diferentes materiais, incluindo metais, plásticos, madeira e compósitos.

Em vez de operar a máquina manualmente, introduz um projeto num programa de computador. A máquina segue então as instruções com elevada precisão e exatidão para fabricar peças complexas e de precisão, em pequenos e grandes lotes.

Partes básicas de um sistema de máquina CNC

Uma máquina CNC tem várias partes essenciais que a ajudam a funcionar. Eis uma descrição simples:

• Unidades de disco, dispositivos de dados especiais, teclados e computadores para introduzir e obter informações.
• Ethernet, HSSB (porta de dados de alta velocidade), LAN, RS 232C e outras ligações de rede.
• Eixo de acionamento do magazine de ferramentas, mesa de trabalho, robôs de carga/descarga.
• Servoacionamento e motor de avanço para movimentos precisos.
• Motor e acionamento do fuso para rodar a ferramenta de corte ou a peça.
• Unidade de controlo CNC para interpretar e executar comandos.
• Controlador PMC que gere tarefas automatizadas e a lógica da máquina.
• Sistema de realimentação e medição de posição para garantir a exatidão.
• Unidade de controlo do armário de potência para gerir sinais elétricos e alimentação.

12 tipos principais de máquinas CNC

Existem muitos tipos diferentes de máquinas CNC e cada um é concebido para tarefas distintas. Eis os tipos comuns e o que fazem:

1. Fresadora CNC

As fresadoras CNC utilizam ferramentas de corte de alta velocidade para remover material das peças, processando normalmente peças planas e em bloco para lhes dar a forma precisa. Utilizam-se muitos tipos de ferramentas, como fresas de topo, brocas e machos.

O tamanho do objeto em que pode trabalhar depende da estrutura da máquina e do alcance das ferramentas de corte. A usinagem multieixo tem vantagens únicas na produção de peças multidimensionais, assimétricas e de formas complexas. O fresamento CNC é adequado para o processamento de alumínio, aço, materiais compósitos e outros materiais.

2. Torno CNC

Um torno CNC funciona rodando o material enquanto as ferramentas de corte lhe dão forma. É excelente para fabricar peças simétricas.

Devido ao seu modo de funcionamento, os tornos CNC são utilizados principalmente para o corte de superfícies cilíndricas internas e externas de peças em veio ou em disco, superfícies cónicas internas e externas de qualquer ângulo de cone, superfícies curvas internas e externas rotativas complexas e roscas cilíndricas e cónicas, podendo também realizar sangramento, furação, frisagem, alargamento e mandrilagem.

3. Furadeira CNC

Uma furadeira é uma máquina que utiliza uma broca para processar furos numa peça. Recorre a uma ferramenta especial designada broca para abrir furos passantes ou furos cegos. Quando equipada com ferramentas especializadas adicionais, pode também realizar operações como escareamento, alargamento ou roscagem, sendo altamente adequada para fixação de parafusos, decoração ou montagem.

Consoante a estrutura da peça e o lote de produção, as furadeiras podem dividir-se em furadeiras de bancada, furadeiras verticais, furadeiras radiais, etc. No entanto, têm uma limitação: dificilmente conseguem fazer furos muito profundos ou grandes sem brocas especiais.

4. Retificadora CNC

Uma retificadora CNC alisa, polimenta ou acaba uma peça utilizando um rebolo feito de materiais como cerâmica ou diamante.

Os rebolos de diamante proporcionam o melhor acabamento. No entanto, a retificação é um processo lento, pelo que esta máquina é sobretudo utilizada para acabamentos finais e não para remover grandes quantidades de material.

5. Máquina de corte laser CNC

Uma máquina de corte laser CNC é um equipamento de processamento térmico sem contacto que não requer contacto direto com a peça. Corta materiais com um feixe laser de alta potência, independentemente da sua condutividade.

É adequada para o corte a alta velocidade de metais como alumínio, aço inoxidável e aço ligado. Além disso, a sua espessura máxima de corte é de 2,75 polegadas.

6. Máquina de corte por plasma CNC

Uma máquina de corte por plasma CNC utiliza um arco elétrico para criar um jato de plasma a alta temperatura que corta o metal.

Mas, como derrete o material durante o corte, pode deixar zonas afetadas pelo calor que alteram o acabamento superficial. Além disso, só funciona com materiais condutores, como o metal.

7. Máquina de corte por jato de água CNC

Esta máquina corta materiais com um jato de água a alta pressão. É muito versátil e consegue cortar quase tudo, incluindo borracha, vidro, pedra e metal.

É mais lenta do que outras máquinas de corte, especialmente ao fazer cortes curvos ou formas detalhadas.

8. EDM (máquina de eletroerosão)

A EDM remove material através de descargas elétricas. É semelhante a uma máquina de corte por plasma, mas funciona sem tocar no material, pelo que é excelente para cortar metais duros.

Além disso, só funciona com materiais condutores, pelo que não pode ser utilizada em madeira, plásticos ou cerâmica.

9. Máquina router CNC

Um router CNC corta formas e padrões em materiais planos. Pode ser bastante ruidoso devido às suas várias peças móveis.

10. Máquina CNC multieixos

Ao contrário das máquinas CNC convencionais, que se movem em duas ou três direções, uma máquina CNC multieixos pode mover-se em quatro ou mais direções.

Este nível de controlo é também fundamental na fabricação moderna de pedra, onde as serras de ponte CNC de 5 eixos permitem perfis 3D complexos em materiais densos como o granito.

Consegue criar peças altamente precisas e complexas, mas estas máquinas são difíceis de operar e exigem conhecimentos profissionais.

11. Impressora 3D

Uma impressora 3D constrói objetos camada a camada a partir de um ficheiro digital. Ao contrário das máquinas CNC, que removem material, a impressão 3D é um processo aditivo, ou seja, adiciona material para criar uma forma.

A impressão 3D é dispendiosa e lenta, pelo que é menos prática para produção em grande escala.

12. Mudador automático de ferramentas CNC (ATC)

Esta máquina troca automaticamente as ferramentas de corte durante a usinagem. Ajuda a acelerar a produção e a reduzir os tempos de paragem.

Troca as ferramentas por dois motivos principais: substituir ferramentas desgastadas ou trocar uma ferramenta errada pela correta.

Tipos de máquinas CNC consoante o número de eixos

As máquinas CNC também são categorizadas de acordo com o número de eixos em que se podem mover. Quanto mais eixos tiver uma máquina, mais complexas são as formas que consegue criar. Vamos abordá-las de seguida.

Máquina CNC de 2 eixos

• A máquina CNC mais básica.
• Move-se em duas direções: para cima e para baixo (eixo X) e de um lado para o outro (eixo Y).
• Adequada para cortes retos simples, furação e trabalho numa superfície de cada vez.

Máquina CNC de 3 eixos

• O tipo mais comum.
• Move-se em três direções: X, Y e Z (profundidade).
• Consegue trabalhar nos seis lados de um bloco, mas necessita de reposicionamento.

Máquina CNC de 4 eixos

• Funciona como uma máquina de 3 eixos, mas acrescenta um eixo de rotação (eixo A).
• Permite a rotação da ferramenta de corte ou da peça.
• Útil para cortes curvos e objetos redondos

Máquina CNC de 5 eixos

• Acrescenta outro movimento de rotação (eixo C) para inclinar a ferramenta.
• Consegue maquinar 5 lados de uma peça de uma só vez, sem reposicionamento

Máquina CNC de 6 eixos

• Acrescenta um terceiro eixo de rotação (eixo B) à ferramenta de corte ou à peça.
• Consegue criar superfícies muito suaves e formas complexas

Máquina CNC de 7 eixos

• Tem 3 eixos de movimento (X, Y, Z), 3 eixos de rotação (A, B, C) e uma rotação adicional para o braço da ferramenta (eixo E).

Máquina CNC de 9 eixos

• Combina uma fresadora de 5 eixos e um torno de 4 eixos.
• Consegue trabalhar no exterior e no interior de uma peça numa só fixação

Máquina CNC de 12 eixos

• O tipo mais avançado, com duas cabeças de corte que se movem em todas as 6 direções (X, Y, Z, A, B e C).
• Aumenta a precisão e duplica a velocidade de produção.
• Utilizada para fabricação altamente precisa e em grande escala.

Tipos de máquinas CNC consoante a trajetória de movimento

As máquinas CNC também podem ser categorizadas pela forma como se movem, como se segue:

Controlo ponto a ponto

Neste sistema, a máquina desloca-se de um ponto para outro sem realizar qualquer maquinagem pelo caminho.

É a opção mais económica se não precisar de movimento contínuo. Este sistema é utilizado em tarefas como furagem, roscagem, soldadura por pontos e posicionamento.

Controlo linear

Este sistema não só se desloca de um ponto para outro, como também controla a velocidade e a trajetória do movimento. Garante um movimento retilíneo ao longo de um eixo paralelo. É útil para tarefas simples de fresamento e retificação.

Controlo de contorno

Aqui, a máquina desloca-se suavemente ao longo de uma trajetória programada enquanto corta em simultâneo. Consegue controlar vários eixos em conjunto, pelo que é excelente para maquinar curvas e superfícies complexas.

Encontrará este sistema em retificadoras, fresadoras e tornos CNC

Tipos de máquinas CNC com base no sistema de controlo

As máquinas CNC também podem ser classificadas com base no seu sistema de controlo. Eis os três tipos:

Sistema de controlo em malha aberta

Este sistema não dispõe de um mecanismo de retroação para verificar se o movimento é preciso. O dispositivo CNC envia um sinal numa única direção, que move a máquina através de um motor passo a passo.

Tem um custo baixo e é simples de utilizar, mas é menos preciso e estável.

Sistema de controlo em semi-malha fechada

Este sistema utiliza um sensor no veio do motor ou no fuso de esferas para medir o movimento. Compara o movimento medido com a posição pretendida e ajusta-se em conformidade.

Tem boa precisão e estabilidade a um custo moderado.

Sistema de controlo em malha fechada

Este sistema utiliza sensores para medir a posição real das peças móveis da máquina e ajusta-se continuamente para corresponder aos valores programados.

Tem uma precisão e estabilidade muito elevadas, mas é mais complexo e difícil de controlar.

Como escolher o melhor tipo de máquina CNC?

Escolher a melhor máquina CNC para o seu negócio depende de muitos fatores. Eis alguns aspetos importantes a considerar antes de escolher uma máquina CNC:

Tipo de negócio

A dimensão e as necessidades do seu negócio irão reduzir as suas opções. Se gere uma pequena oficina CNC, pode precisar apenas de algumas fresadoras CNC básicas.

Mas se gere uma grande empresa de fabrico, pode necessitar de máquinas maiores e multifunções para dar resposta a uma produção elevada.

Disponibilidade de peças sobressalentes

Como qualquer máquina, uma máquina CNC pode avariar com o tempo. Antes de comprar, certifique-se de que as peças sobressalentes são fáceis de encontrar e de que a sua equipa consegue reparar a máquina quando necessário.

O acesso rápido às peças reduz o tempo de inatividade e permite retomar a produção mais depressa.

Requisitos do produto

Para peças simples, um torno CNC ou uma fresadora de 3 eixos é suficiente. Mas para designs mais complexos, uma máquina CNC de 5 eixos consegue concluir as peças numa única fixação, poupando tempo e custos.

Alguns setores também exigem máquinas CNC especializadas. Por exemplo, um torno tipo suíço é o mais indicado para produzir milhares de peças cilíndricas pequenas e detalhadas.

Requisitos de energia

As máquinas CNC consomem muita energia. Muitas vezes necessitam de uma alimentação trifásica para funcionar eficientemente. Antes de comprar, verifique se as suas instalações dispõem de energia suficiente.

Mesmo que a sua configuração atual funcione bem, acrescentar uma nova máquina CNC pode fazer ultrapassar a capacidade elétrica do edifício.

Tipo de material

Se corta metais duros como titânio ou aço inoxidável, precisa de uma máquina robusta capaz de manter a precisão. Para materiais mais macios como aço macio ou plásticos, uma máquina menos potente pode ser suficiente.

DEK – Serviços de usinagem CNC de alta precisão

Adquirir uma máquina CNC é uma decisão importante, porque o custo pode ser elevado. Se comprar uma máquina não for a melhor opção para si, considere subcontratar as suas necessidades de usinagem CNC.

Na DEK, dispomos de uma vasta gama de máquinas CNC, desde a configuração mais simples até às máquinas multieixo mais avançadas. Os nossos engenheiros especialistas conseguem tratar de projetos de qualquer complexidade.

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Conclusão

Agora que conhece os diferentes tipos de máquinas CNC, pode escolher a mais adequada às suas necessidades. Com a máquina CNC certa, pode melhorar a eficiência e a qualidade do produto, poupando custos e tempo.