Fresagem CNC vs. Perfuração: Uma comparação aprofundada

A usinagem CNC é uma manufatura subtrativa que envolve a remoção de material por corte de cisalhamento até que o formato projetado seja formado. É usada em quase todas as indústrias modernas devido à sua versatilidade em processos de usinagem, Furação CNC e Fresagem CNC são dois deles. 

A principal diferença entre fresamento e perfuração é o movimento da ferramenta e o mecanismo de remoção de material. O fresamento envolve uma fresa rotativa em um fuso que pode mover vários eixos (X, Y, Z) para remoção de material e é adequado para peças 3D complexas. Em contraste, as brocas de perfuração são movidas no eixo Z, penetrando obras para criar furos. 

Este artigo apresentará uma visão geral comparativa de dois processos fundamentais de usinagem CNC — fresamento versus furação, incluindo seu funcionamento, prós, contras e preferências de aplicação. 

O que é Fresagem CNC?

Configuração de fresamento CNC

Fresamento é um processo de usinagem no qual uma ferramenta de corte rotativa se move em vários eixos para remover material de uma peça de trabalho. É principalmente caracterizado por um “trabalho estacionário (pode girar ou inclinar) e cortador rotativo”. Com exceção do alicate de corte, todas as outras são ferramentas multiponto. 

O que torna a fresagem CNC especial é o movimento preciso da ferramenta: o programa CNC comanda o movimento do fuso e ele é executado automaticamente. 

A integração CAD/CAM é a principal razão por trás da alta precisão e velocidade de produção. O CAD cria um design fabricável, e o CAM transfere o design para códigos de instruções que a fresadora CNC pode entender e agir.

O processo de fresagem CNC

Qualquer operação de fresadora CNC envolve os quatro estágios a seguir;

1. Projeto CAD/CAM: É criado um modelo detalhado em 2D e 3D da peça desejada, especificando todas as dimensões, características e tolerâncias. Em seguida, um arquivo de programa CNC (códigos G e M) é gerado com base no projeto.
2. Configuração da fresadora CNC: A configuração de uma fresadora envolve fixar a peça de trabalho na morsa e a ferramenta no eixo. 
3. Processo de Fresagem: A peça de trabalho e a ferramenta são posicionadas em coordenadas de referência (0,0,0) e, com base nos códigos CNC e outras variáveis ​​de entrada, o fuso se move ao longo dos eixos (X, Y, Z) e a ferramenta acoplada a ele remove o material do trabalho.
4. Pós-processamento: Após a fresagem, as peças são processadas com rebarbação, retificação, jateamento de esferas ou outros acabamentos. 

Vantagens da fresagem CNC

A fresagem CNC pode seguir caminhos complexos, lineares, circulares, helicoidais, irregulares e qualquer outra geometria personalizada possível. Assim, você pode produzir formas altamente complexas e personalizadas com operações de fresagem.

Fresadora CNC em ação

Outras vantagens importantes são as seguintes:

• Precisão: A fresagem produz peças com tolerâncias rigorosas, de até 0.127 mm, o que é facilmente alcançável. 
• Liberdade de projeto: A capacidade de produzir peças complexas com características intrincadas permite que os designers pensem fora da caixa. 
• Mais do que criação de buracos: A fresagem CNC também pode perfurar furos, além de vários outros recursos e contadores. 

Desvantagens da Fresagem CNC

• Alto custo de instalação: As fresadoras CNC são caras, muitas vezes custando mais de US$ 100,000. 
• Processo de alto consumo de energia: As fresadoras consomem mais energia do que as furadeiras, o que influencia o custo.
• Limitações de tamanho: O tamanho e a capacidade das máquinas também restringem o tamanho das peças que podem ser usinadas. Então, pode limitar aplicações de fresamento.

O que é Perfuração CNC?

Mecanismo de perfuração CNC

A perfuração CNC é especializada para criação de furos cilíndricos, onde brocas CNC rotativas alimentam o material e penetram da superfície até uma profundidade pré-determinada. O tamanho do furo depende do diâmetro e do comprimento da broca. 

" Fresadora vs furadeira de coluna — As fresadoras também podem perfurar furos, além de criar outros recursos trocando as ferramentas, enquanto a furadeira de coluna acomoda diferentes brocas e é usada apenas para furos.”

A perfuração CNC pode ser feita cega, passante, rosqueada, escareada, rebaixada e muito mais tipos de buracos em metais, plásticos e compósitos.

O processo de perfuração CNC é semelhante ao de fresamento. Primeiro, um design CAD é criado, seguido pela geração de código G&M e encaixe de brocas no fuso. 

Máquina de perfuração CNC em ação

A broca gira, aproximando-se da superfície de trabalho em uma direção perpendicular, e as arestas de corte cisalham o material e formam cavacos. As ranhuras da broca guiam os cavacos para cima e para longe da zona de corte. 

Vantagens da Perfuração CNC

• Furação precisa: Comparado à fresadora e à furadeira de coluna, a furadeira de coluna foca apenas na criação de furos precisos e outras características relacionadas, como ranhuras, cavidades, etc. As furadeiras podem acomodar tipos e tamanhos mais diversos de brocas do que as fresadoras.
• Custo-benefício: Embora o custo exato dependa do projeto e dos requisitos, a perfuração é econômica, especialmente em grandes volumes. (Você pode ler sobre cálculo de custo de perfuração aqui)
• Versatilidade no tamanho do furo: Pode produzir furos de vários formatos e tamanhos, desde alguns milímetros de diâmetro até 2600 mm.

Desvantagens da perfuração CNC

• Desperdício de materiais: Assim como a moagem, também produz desperdício de material. 
• Limitado a materiais duros: É desafiador fazer furos em materiais duros, como aço para ferramentas e ligas de titânio. 
• Somente furos cilíndricos: As furadeiras ou prensas de perfuração são limitadas a furos de formato cilíndrico.
• Menor precisão que a fresagem: Embora tenha mais tipos de recursos de perfuração de furos, a perfuração geralmente não tem a precisão que uma fresadora oferece. 

Aplicações de operações de perfuração e fresamento CNC

Peças de fresagem e perfuração CNC

A fresagem é usada em peças complexas e multifuncionais em todos os setores e é adequada tanto para prototipagem quanto para execuções de produção completas. A capacidade de acomodar diversos cortadores/ferramentas permite que as máquinas CNC produzam várias peças de metal e plástico. 

Por outro lado, a perfuração é aplicável para fazer vários formatos e tamanhos de furos em peças usinadas. Se os furos estiverem em áreas inacessíveis para fresamento e outros processos CNC, eles são feitos com perfuração. Por exemplo, primeiro você cria os perfis de superfície no torno e cria furos em uma furadeira de coluna. 

Fresagem vs. Perfuração: Materiais Compatíveis

A maioria dos materiais de engenharia são compatíveis com perfuração e fresagem, como aço, alumínio, cobre, plástico ABS, acrílico e compostos. No entanto, uma prensa de perfuração lida melhor com cerâmica e vidros do que fresadoras. Por outro lado, fresadoras CNC são mais adequadas para perfurar furos em super ligas como níquel. 

A tabela abaixo descreve a compatibilidade desses dois processos de usinagem com vários materiais;

Fresagem vs. Perfuração: Complexidade do Projeto

As operações de fresadoras cnc podem criar geometrias mais intrincadas, incluindo contornos complexos, formas multidimensionais e recursos intrincados. Por outro lado, a perfuração é limitada a furos cilíndricos ao longo de um único eixo. As operações de perfuração são favoráveis ​​apenas para projetos de furação simples.

Peça complexa fresada em CNC

Portanto, a fresagem supera a perfuração em complexidade de projeto, proporcionando a capacidade de múltiplas características geométricas além de apenas furos.

Fresagem vs. Perfuração: Configuração da máquina e ferramentas

Vamos ver como a fresagem difere da furação em termos de reivindicação de trabalho, mecanismos de configuração de ferramentas e variáveis ​​de usinagem. 

Fixação de trabalho

• Fresagem CNC: A peça de trabalho é segurada com firmeza por tornos, grampos ou gabaritos. Frequentemente, é necessário refixar para usinar diferentes lados do trabalho. Em seguida, a estabilidade é fundamental, pois o trabalho precisa suportar forças de corte complexas. 
• Perfuração CNC: Como é uma operação de eixo único, morsas padrão são suficientes para prender o trabalho na bancada. A perfuração requer menos força de fixação do que a fresagem. 

Velocidade e profundidade de corte

A velocidade do fuso em operações de fresamento é menor do que na perfuração, as brocas giram mais rápido (6000 a 2400 RPM). O motivo é que uma operação de eixo único de perfuração permite velocidade mais rápida, enquanto as fresas precisam se mover em caminhos complexos.

A profundidade de corte na perfuração depende de fatores como tipo de material e tamanho da broca, enquanto a profundidade de fresamento pode ser mais versátil com base no tipo de fresa, tamanho, geometria e usinabilidade do trabalho.

Ferramentas de usinagem

ferramentas de fresagem CNC

A fresagem CNC usa diferentes cortadores multipontos e bordas na extremidade, na lateral ou em ambos os locais. Eles podem cortar o material de várias direções para moldar o trabalho. Os cortadores de fresa de topo são as ferramentas de fresagem mais populares. Carboneto, aço rápido (HSS), superligas ou outros materiais duros são usados ​​para fazer esses cortadores. 

Tipos de brocas 

Brocas são as ferramentas primárias em operações de perfuração, feitas com carboneto de tungstênio, HSS ou mesmo revestimento de diamante às vezes. Brocas com tamanhos de 0.05 a 38 mm são mais comuns em práticas de perfuração CNC. 

Fresagem vs. Perfuração: Precisão e Acabamento de Superfície

Acabamento de fresagem vs perfuração 

As fresadoras CNC são capazes de atingir tolerâncias tão apertadas quanto ±0.01 mm a ±0.05 mm. No entanto, as máquinas multieixo avançadas podem fornecer tolerâncias de até ±0.005 mm sob condições ideais de usinagem. Por outro lado, a faixa de tolerância de perfuração é de ±0.05 mm a ±0.1 mm, que pode ser de ±0.02 mm com alargamento. 

As superfícies fresadas por CNC são mais lisas do que furos perfurados. As diversas opções de ferramentas e a flexibilidade da máquina ajudam a manter a rugosidade da superfície (Ra) tão baixa quanto 1.6 µm. Por outro lado, a rugosidade atingível do furo perfurado é de 3.48 µm.

Os valores de tolerância e rugosidade (Ra) acima são para condições de usinagem padrão. Eles podem variar de acordo com o tipo de material, ferramental e até mesmo a experiência do operador.

Qual método devo escolher para fazer furos? Perfuração ou fresagem

Discutimos que a fresagem é adequada se o design tiver vários recursos, mas e se você quiser perfurar apenas furos com uma fresadora? Sim, você pode executar operações de perfuração na fresadora.

Processo de furação

Qual você deve escolher depende principalmente se seu projeto tem furos profundos e padrão ou geometria de furo complexa. Uma máquina de perfuração CNC é melhor para fazer furos cilíndricos padrão em alta velocidade e baixo custo. Usar uma fresadora para criação de furos é melhor se o furo for complexo e de tamanho personalizado. 

Resumindo

Perfuração e Fresamento têm preferências de aplicação diferentes; fresamento é adequado para detalhes de usinagem complexos e perfuração é dedicada a furos de engenharia. Embora o programa CNC controle o movimento da ferramenta em ambos os processos de usinagem, suas ferramentas e configuração também são ligeiramente diferentes. Entender essas diferenças ajuda a decidir qual é o melhor para você e como peças de qualidade podem ser feitas com orçamento ideal.

Na Boda, fornecemos dados precisos e acessíveis serviço de perfuração CNC para uma variedade de indústrias, incluindo automotiva, eletrônica, robótica, médica e hardware de máquinas. Nossa experiência de mais de uma década em fabricação CNC pode ser benéfica para seus projetos. Podemos fornecer peças usinadas para sua porta de acordo com suas especificações de design. 

Perguntas Frequentes

Qual é a diferença entre fresamento e perfuração?

As operações de fresadoras CNC usam ferramentas de corte rotativas que podem se mover nas direções X, Y e Z, enquanto a perfuração envolve brocas CNC, que se movem linearmente ao longo do eixo da peça de trabalho para criar um furo. 

Qual é a diferença entre fresamento de furos e furação?

As brocas movem-se perpendicularmente à superfície de trabalho para produzir furos profundos e retos. Por outro lado, um cortador rotativo remove o material em um caminho circular durante o processo de fresamento de furos. O fresamento de furos pode criar furos grandes e com formato personalizado. 

Quais são as diferentes operações da fresadora CNC? 

Algumas operações comuns de fresamento são fresamento de face, fresamento periférico, fresamento de ranhuras, furação e rosqueamento.

Brocas para perfuração são iguais às brocas para fresamento?

Esses são tipos diferentes de ferramentas CNC projetadas para propósitos distintos de usinagem e não são intercambiáveis. Normalmente, fresas de topo são conhecidas como brocas de fresa, que podem cortar material em várias direções. Em contraste, a broca contém uma ponta pontiaguda que penetra no material para fazer furos.