O que é a prototipagem Rapid CNC e como funciona?

O que é a prototipagem Rapid CNC e como funciona?



Se você já fez aulas de oficina no colégio ou assistiu a um episódio de como ele é feito, provavelmente tem alguma ideia de como os tornos e outras máquinas para usinagem de metais funcionam. À medida que a tecnologia e os computadores melhoraram ao longo dos anos, uma nova técnica de fabricação controlada por computador de alta precisão chamada CNC rápido prototipagem gerou.

Máquinas CNC, ou máquinas controladas numericamente por computador, são dispositivos eletromecânicos que podem manipular ferramentas em torno de um número variável de eixos, geralmente 3 ou 5, com alta precisão por instrução de um programa de computador. CNC rápido prototipagem é uma das duas maneiras pelas quais engenheiros, maquinistas ou fabricantes podem gerar uma parte física de um arquivo de design de computador, sendo a outra a impressão 3D, conhecida como manufatura aditiva.

 

O contraste entre essas duas técnicas é forte. a prototipagem rápida do CNC, como outros processos de usinagem, é um processo subtrativo, em que o material é removido de um estoque e a impressão 3D é um processo aditivo, essencialmente funcionando inversamente.

As primeiras máquinas CNC foram desenvolvidas nas décadas de 1940 e 50 e baseavam-se principalmente em uma técnica de armazenamento de dados conhecida como "fita perfurada". O “código” para controlar as máquinas seria inserido manualmente em um cartão de dados e alimentado em um sistema que interpretaria esses dados. Desnecessário dizer que essas primeiras máquinas eram rudimentares e sua funcionalidade limitada.

As tecnologias de prototipagem CNC rápida cresceram rapidamente à medida que a capacidade tecnológica apenas se acelerou no final do século 20 - o que nos mostra como as máquinas CNC modernas funcionam.

Como mencionado antes, a usinagem cnc rápida é uma maneira de transformar uma peça de estoque de material como alumínio, aço ou titânio em um produto acabado ou peça. As máquinas CNC dependem de instruções digitais, especificamente conhecidas como código-G. Antes dos modernos programas de manufatura auxiliada por computador (CAM) e de design auxiliado por computador (CAD), como o Fusion 360 da Autodesk, os maquinistas escreviam manualmente o código G para controlar essas máquinas. Os programas CAM de hoje permitem que você pegue um modelo 3D e gere automaticamente o código G que irá conduzir a máquina com pouca entrada necessária.

Ao comparar os recursos da prototipagem rápida automatizada do CNC com a alternativa manual, como tornos e outras técnicas de usinagem, você pode ver os benefícios. As máquinas CNC simplesmente rodam mais rápido com maior precisão e exatidão, permitindo simultaneamente a transformação de um design digital em uma parte física.

As máquinas CNC são precisas e medidas em milhares de polegadas, conhecidas como mil. A prototipagem cnc rápida padrão pode fornecer tolerâncias em peças em torno de ± 0.005 ″, a usinagem fina pode produzir tolerâncias de ± 0.001 ″ e processos especializados como o polimento podem oferecer tolerâncias repetíveis de até ± 0.00005 ″. Para referência, um cabelo humano tem 00069 polegadas de espessura.

Agora que temos o básico da prototipagem rápida do CNC fora do caminho, podemos começar a investigar os meandros contidos nele.

Muitos projetos ou processos de usinagem específicos requerem o uso de várias ferramentas para fazer cortes. Uma ferramenta não funciona universalmente. Para isso, os mecânicos costumam construir bibliotecas de ferramentas digitais que fazem interface com a máquina CNC física. Essas máquinas, muitas vezes custando centenas de milhares de dólares, podem trocar de ferramentas automaticamente quando orientadas por suas instruções digitais, permitindo que se tornem laboriosos de manufatura.

As máquinas CNC básicas se movem em um ou dois eixos, referidos como eixo xey, seguido pelo terceiro eixo z, que você ouvirá como eixo 2.5, significando que apenas dois eixos se movem juntos, em vez de todos 3. Você frequentemente ouvirá os termos 2.5, máquinas CNC de 3 eixos e 5 eixos, que simplesmente se referem aos graus de liberdade que uma máquina pode fazer cortes. Uma máquina de três eixos pode se mover no x, y, e eixo z, enquanto uma máquina de 5 eixos pode se mover nestes 3 eixos junto com 2 eixos de rotação. Como você pode imaginar, as possibilidades de produção com máquinas de 5 eixos são praticamente infinitas. As máquinas de 5 eixos costumavam ser relegadas ao trabalho de alta precisão, mas à medida que se tornaram mais acessíveis, estão rapidamente se tornando padrão em muitas lojas.

Existem três tecnologias de usinagem convencionais que você precisa entender para entender os fundamentos de como o material é removido do estoque em máquinas CNC.

 

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