O mundo da usinagem CNC (Controle Numérico Computadorizado) é vasto e complexo, e adquirir uma compreensão sólida dos princípios fundamentais é essencial para o sucesso. Para aqueles que estão começando na área, aqui estão 29 dicas técnicas e insights projetados para aumentar seu conhecimento e ajudá-lo a enfrentar desafios comuns.
1. A Relação Entre Condições de Corte e Resultados de Usinagem
Três fatores principais influenciam a temperatura de corte: velocidade de corte, taxa de avanço e profundidade de corte. Esses mesmos fatores, quando ajustados, também afetam a força de corte e a durabilidade da ferramenta de diferentes maneiras. Por exemplo, aumentar a profundidade de corte aumenta a força de corte mais dramaticamente do que aumentar a taxa de avanço ou a velocidade de corte.
A força de corte é proporcional à profundidade de corte, o que significa que se a profundidade de corte for dobrada, a força de corte também será dobrada. Em contraste, aumentar a velocidade de corte tende a reduzir gradualmente a força de corte. Esses princípios são cruciais para entender como otimizar os parâmetros de usinagem para alcançar o melhor equilíbrio entre produtividade, desgaste da ferramenta e qualidade da superfície.
2. Monitoramento de Cavacos como Ferramenta de Diagnóstico
A aparência dos cavacos (limalhas de metal) produzidos durante a usinagem oferece pistas vitais sobre o processo de usinagem. Se os cavacos estiverem quebrando ou sua cor mudar abruptamente, isso pode indicar problemas como força de corte excessiva ou superaquecimento. Os operadores podem usar a formação e a cor dos cavacos para monitorar se as condições de corte estão dentro dos limites normais, evitando assim danos potenciais às ferramentas e peças.
3. Mudanças Proporcionais na Força de Corte
Na prática, a força de corte muda de maneiras previsíveis:
- Dobrar a profundidade de corte resultará em dobrar a força de corte.
- Dobrar a taxa de avanço aumenta a força de corte em aproximadamente 70%.
- Dobrar a velocidade de corte reduz a força de corte, embora essa diminuição seja gradual.
Essa relação explica por que estratégias de usinagem como o uso de G99 (avanço por revolução) são favorecidas ao aumentar a velocidade de corte sem afetar significativamente a força de corte.
4. Cor do Cavaco como Indicador de Temperatura
Diferentes cores de cavacos correspondem a diferentes faixas de temperatura:
- Cavacos brancos indicam temperaturas abaixo de 200°C.
- Cavacos amarelos sugerem temperaturas entre 220–240°C.
- Cavacos azul escuro ocorrem a aproximadamente 290°C.
- Cavacos azuis sinalizam temperaturas entre 320–350°C.
- Cavacos roxos ou pretos ocorrem em temperaturas superiores a 500°C.
- Cavacos vermelhos representam temperaturas extremas acima de 800°C.
Esses indicadores de cor ajudam os operadores a manter temperaturas de corte ideais, que são cruciais para manter a integridade do material e prevenir o desgaste da ferramenta.
5. Precisão na Torneamento de Arcos Côncavos
Ao tornear arcos côncavos, problemas podem surgir quando o valor medido real (X) difere significativamente do diâmetro pretendido (Y). Por exemplo, se X exceder Y em mais de 0,8 mm, a ferramenta de torneamento pode esfregar contra o ponto de partida do arco, potencialmente danificando a superfície ou causando erros dimensionais. Usar a geometria correta da ferramenta, como uma ferramenta com um ângulo de borda de corte menor de 52 graus, pode ajudar a evitar esse problema.
6. Códigos G Comuns em Sistemas FANUC
Compreender os códigos G no seu sistema CNC é essencial para uma usinagem eficiente. Em sistemas FANUC, códigos G comuns incluem:
- G21: Modo de entrada métrica.
- G54: Sistema de coordenadas de trabalho padrão.
- G96/G97: Controle de velocidade de superfície constante.
- G99: Avanço por revolução.
- G80: Cancelar ciclo enlatado.
- G40: Cancelar compensação do raio do nariz da ferramenta.
Cada código serve a uma função específica e ajuda os operadores a controlar vários aspectos do processo de usinagem. Por exemplo, usar G96 para controlar a velocidade de superfície pode garantir um acabamento consistente em toda a peça, independentemente das variações no diâmetro.
7. Cálculo da Velocidade de Corte de Rosca
Ao cortar roscas, uma fórmula geral para determinar a velocidade ideal do fuso é S = 1200 / fator de segurança do passo (com um fator de segurança típico de 0,8). A velocidade adequada do fuso garante perfis de rosca limpos e precisos e minimiza o desgaste da ferramenta, especialmente em aplicações de alta precisão.
8. Padrões de Passo de Rosca
Em roscas externas, o passo é tipicamente **1,3 vezes o passo nominal (P)**, enquanto roscas internas usam um passo de **1,08P**. Compreender essa diferença é fundamental para alcançar tolerâncias apertadas e garantir que roscas externas e internas se encaixem corretamente durante a montagem.
9. Compensação Manual do Raio do Nariz da Ferramenta para Chanfro
Ao chanfrar manualmente, calcular a compensação do raio do nariz da ferramenta é crucial para uma usinagem precisa. Para chanfrar de baixo para cima:
- Z = R * (1 - tan(a/2))
- X = R * (1 - tan(a/2)) * tan(a)
Ao chanfrar de cima para baixo, a fórmula muda ligeiramente, mas os princípios permanecem os mesmos. A compensação correta garante ângulos precisos e transições suaves entre superfícies.
10. Impacto da Velocidade de Corte e Força na Vida Útil da Ferramenta
A relação entre velocidade de corte e força de corte é crucial para a vida útil da ferramenta. À medida que a velocidade de corte aumenta enquanto a taxa de avanço permanece constante, a força de corte diminui. No entanto, altas velocidades de corte também podem levar a um desgaste acelerado da ferramenta devido ao aumento do calor gerado. Quando as forças de corte e tensões internas excedem a capacidade da ferramenta, pode ocorrer falha catastrófica da ferramenta.
11. Ajustando a Velocidade do Fuso para Compensar o Aumento do Avanço
Para cada aumento de 0,05 mm na taxa de avanço, reduza a velocidade do fuso em 50–80 RPM. Essa redução compensa a força de corte aumentada e o calor gerado pelo avanço mais alto, permitindo um desgaste mais equilibrado da ferramenta e prevenindo falhas na ferramenta.
12. Considerações Especiais em Torneamento CNC
Ao usar tornos CNC, mantenha esses fatores em mente:
- Muitos tornos CNC econômicos usam inversores de frequência variável (VFDs) para controle de velocidade sem degraus, o que pode causar problemas de torque em baixas velocidades.
- Certifique-se de que as ferramentas possam completar sua operação completa em um único ciclo, especialmente durante operações de acabamento.
- Use G96 para controlar a velocidade de superfície e manter um acabamento consistente em diâmetros variados.
Além disso, ao roscar em um torno CNC, velocidades mais altas devem ser usadas para garantir roscas suaves e de alta qualidade.
13. Vibração e Quebra de Ferramenta Durante o Canal
O canal frequentemente causa vibração e quebra da ferramenta, resultando de força de corte excessiva e rigidez insuficiente da ferramenta. Usar balanços de ferramenta mais curtos, ângulos de alívio maiores e insertos mais largos pode melhorar a rigidez da ferramenta e reduzir a chance de falha. Ao selecionar ferramentas de canal, considere o equilíbrio entre o tamanho da ferramenta e as forças de corte que ela pode suportar.
14. Causas de Vibração Durante o Canal
Causas comuns de vibração incluem:
- O balanço da ferramenta sendo muito longo, reduzindo a rigidez.
- Rigidez da máquina insuficiente, fazendo com que a ferramenta suporte mais força de corte do que a máquina pode suportar.
- Taxas de avanço lentas, que aumentam a força de corte unitária e causam vibração.
Aumentar a velocidade do fuso ou usar configurações de máquina mais rígidas pode mitigar esses problemas.
15. Instabilidade Dimensional ao Longo do Tempo
Ao usinar um lote de peças, as dimensões podem começar a desviar após várias horas devido ao desgaste da ferramenta. À medida que as ferramentas se desgastam, as forças de corte aumentam, o que pode fazer com que a peça se desloque no mandril, resultando em dimensões instáveis. Inspecionar regularmente a condição da ferramenta e reajustar a força de fixação pode ajudar a manter a precisão dimensional em execuções mais longas.
16. Formatos de Subprograma FANUC
Em sistemas FANUC, subprogramas podem ser formatados de duas maneiras:
- P0000000: Os primeiros três dígitos indicam o número de ciclos, enquanto os últimos quatro dígitos indicam o número do programa.
- P0000L000: Os primeiros quatro dígitos indicam o número do programa, seguidos pela contagem de ciclos.
Compreender esses formatos ajuda a simplificar o gerenciamento de programas e evitar erros.
17. Limites de Número de Sequência G71
Ao usar G71 para ciclos de desbaste, certifique-se de que os valores P e Q não excedam os números de sequência do programa. Exceder esses limites em sistemas FANUC resultará em um alarme sinalizando formatação inadequada de G71-G73.
18. Perfuração de Furos Profundos
Ao perfurar furos profundos, evite esmerilhar os sulcos de cavaco para manter a eficiência da evacuação de cavacos. A evacuação adequada de cavacos é crucial para evitar a quebra da ferramenta e garantir furos profundos limpos e precisos.
19. Deslocamento de Arco na Direção Z
Quando o ponto de início do arco permanece o mesmo, mas a direção Z é deslocada por "a" mm, o diâmetro base do arco mudará por a/2. Este princípio ajuda os operadores a fazer ajustes precisos nas dimensões da peça sem alterar a geometria geral.
20. Modificando o Diâmetro do Furo
Ao girar a broca durante a usinagem, os operadores podem ajustar o diâmetro do furo sendo perfurado. Este método é especialmente útil em aplicações de usinagem personalizada, onde ajustes menores de diâmetro são necessários sem trocar de ferramenta.
21. Opções de Carregamento de Material
Ao alimentar material em máquinas CNC, existem três opções principais:
- Uma peça por configuração.
- Duas peças por configuração.
- Alimentação de barra completa.
Cada método tem suas vantagens, dependendo do material utilizado e do tamanho das peças.
22. Perfuração de Aço Inoxidável
Ao perfurar aço inoxidável, use uma broca central menor para garantir uma ação de corte adequada. Para brocas de cobalto, evite esmerilhar sulcos de cavaco para evitar o recozimento durante o processo de perfuração.
23. Usando Programas Macro em vez de Subprogramas
Programas macro podem substituir subprogramas em certos sistemas, reduzindo números de programa e simplificando o gerenciamento de programas. O uso de macros também elimina muitos erros comuns associados a chamadas de subprogramas.
24. Lidando com Ovalidade em Roscas
Se ocorrer ovalidade durante a rosca, a peça pode ter afrouxado no mandril. Nesses casos, realizar passadas adicionais com a ferramenta de rosca pode ajudar a corrigir o problema.
25. Minimização de Desvio de Diâmetro em uma Furadeira
Ao perfurar diretamente em uma furadeira, podem ocorrer desvios de diâmetro. No entanto, o alargamento do furo geralmente resulta em
desvios de diâmetro dentro de tolerâncias aceitáveis.
26. Identificando Problemas com Ferramentas
Um problema comum com roscas externas é o excesso de forças de corte que causam a quebra da ferramenta. Para evitar isso, os operadores devem monitorar de perto as forças de corte e substituir as ferramentas conforme necessário para evitar falhas na ferramenta.
27. Gerenciando Altas Taxas de Avanço
Ao operar em altas taxas de avanço, reduzir a velocidade do fuso pode ajudar a equilibrar as forças de corte aumentadas geradas pelo avanço mais alto. Para cada aumento de 0,05 mm no avanço, reduza a velocidade do fuso em 50–80 RPM.
28. Compreendendo a Vida Útil da Ferramenta Durante o Torneamento
Durante operações de torneamento, aumentar a velocidade de corte pode reduzir as forças de corte, mas também acelerar o desgaste da ferramenta. Por outro lado, velocidades de corte mais baixas prolongam a vida útil da ferramenta, mas podem levar a forças de corte aumentadas se a taxa de avanço for muito alta.
29. Acabamento de Superfície e Geometria da Ferramenta
A geometria da ferramenta desempenha um papel significativo na determinação do acabamento superficial das peças usinadas. Usar ferramentas com ângulos de inclinação, ângulos de folga e preparação de borda apropriados ajuda a minimizar rebarbas e garante acabamentos superficiais suaves, que são cruciais em operações de usinagem de alta precisão.
Ao compreender estas 29 dicas de usinagem CNC, iniciantes e profissionais podem obter insights mais profundos sobre o ofício, melhorando a eficiência e evitando armadilhas comuns. Para qualquer pessoa envolvida em usinagem CNC, dominar esses princípios melhorará significativamente suas capacidades, levando a produtos de melhor qualidade e fluxos de trabalho mais eficientes.
