O que é a prototipagem Rapid CNC e como funciona?

O que é a prototipagem Rapid CNC e como funciona?



Se você já teve aula na loja no ensino médio ou assistiu a um episódio de como é feito, provavelmente tem alguma idéia de como funcionam os tornos e outras máquinas para trabalhar metais. 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 rápida 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 nos 1940s e 50s e se basearam principalmente em uma técnica de armazenamento de dados conhecida como “fita perfurada”. O “código” para controlar as máquinas seria perfurado manualmente em um cartão de dados e alimentado em um sistema que então interpretar esses dados. Desnecessário dizer que essas primeiras máquinas eram rudimentares e sua funcionalidade era limitada.

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

Como mencionado anteriormente, a usinagem rápida de CNC é uma maneira de transformar uma peça de material de estoque, como alumínio, aço ou titânio, em um produto ou peça acabada. Máquinas CNC confiam em instruções digitais, especificamente chamadas de código G. Antes de surgirem os modernos programas de fabricação assistida 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. Hoje, os programas CAM permitem que você pegue um modelo 3D e gere automaticamente o código G que acionará 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 são medidas em milhares de polegadas, conhecidas como tu. A prototipagem rápida padrão do CNC pode fornecer tolerâncias para peças em torno de ± 0.005 ″, a usinagem fina pode produzir tolerâncias de ± 0.001 ″, e processos especializados como polimento podem oferecer tolerâncias repetíveis tão apertadas quanto ± 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 maquinistas muitas vezes criam bibliotecas de ferramentas digitais que fazem interface com a máquina CNC física. Essas máquinas, muitas vezes custando centenas de milhares de dólares, podem trocar ferramentas automaticamente quando orientadas por suas instruções digitais, permitindo que elas se tornem trabalhadores de fabricação.

As máquinas CNC básicas se moverão em um ou dois eixos, chamados de eixo xe eixo y, seguidos do terceiro eixo z, que você ouvirá o termo eixo 2.5, significando que apenas dois eixos se movem juntos, em vez de tudo 3. Você frequentemente ouvirá os termos 2.5, 3-axis e 5-axis CNC machines, que simplesmente se referem aos graus de liberdade que uma máquina pode fazer cortes. Uma máquina de três eixos pode se mover nos eixos x, ye z eixo, enquanto uma máquina 5-axis pode mover-se nestes eixos 3 juntamente com o eixo rotativo 2. Como você pode imaginar, as possibilidades de produção com máquinas de eixo 5 são praticamente infinitas. As máquinas do eixo 5 costumavam ser relegadas a trabalhos 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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