O que é roteamento CNC
usinagem CNC possui vários tipos de processos, incluindo roteamento, fresamento e torneamento. O roteamento CNC é um tipo de processo de usinagem usado para cortar, gravar, furar e moldar materiais macios.
Uma fresadora CNC esculpe e molda materiais como madeira, plástico, espuma, alumínio, latão e alguns outros metais macios. No entanto, seus eixos de movimento e alcance da ferramenta são limitados em comparação com as fresadoras CNC.
Vamos discutir o processo de roteamento CNC, suas vantagens e aplicações, ferramentas, tipos de roteadores e como o roteamento difere da fresagem.
O que é roteamento CNC?
Processo de roteamento CNC
É um processo de usinagem guiado por instruções CNC, que corta, molda e esculpe desenhos complexos no material. Como todos os outros processos CNC, um projeto CAD 2D ou 3D é usado como base para o processo.
A fabricação por roteamento é realizada em uma fresadora CNC, que inclui uma grande mesa de trabalho e fresas rotativas para moldar o material. Isso permite o processamento de chapas finas e grandes.
Ao contrário dos eixos mais altos Fresagem CNCO roteamento CNC normalmente envolve movimentos de 3 ou 5 eixos. Portanto, tem capacidade limitada para criar formas complexas. No entanto, supera o fresamento e o torneamento quando se trata de gravar padrões complexos e grandes.
Etapas/Etapas do Processo de Roteamento CNC
Para entender como funciona uma fresadora CNC, vamos dar uma olhada nas etapas de roteamento, como criação de design, programação CNC, configuração e posicionamento do roteador, processo de usinagem e pós-processamento.
Criação de Design
Primeiro, é feito um projeto detalhado em 2D e 3D do componente desejado, delineando dimensões, recursos e outras características. Durante o projeto, é essencial considerar a complexidade e a capacidade de fabricação.
Você pode usar o AutoCAD, Solidworks, CATIA ou outro software de design auxiliado por computador relevante para preparar o modelo 3D.
Programação CNC
Código G CNC
Um arquivo com instruções digitais é chamado de programação CNC, que envolve Código G CNC e linhas de código M. O programa é normalmente gerado em software CAM.
Seleção do material
A escolha do material requer diversas considerações. Primeiro, as propriedades mecânicas e físicas do material devem justificar os requisitos da aplicação. Em seguida, considere também a usinabilidade, os requisitos operacionais e o custo.
Configuração e posicionamento do roteador
As ferramentas e a peça de trabalho são fixadas no fuso/roteador e na base da máquina. Em seguida, a broca é posicionada em (0,0,0) em relação à peça. Além disso, também é essencial escolher o tipo e o material corretos da ferramenta de roteamento. Se a barra de trabalho for de material resistente, considere ferramentas com revestimento rígido.
Processo de roteamento CNC
O processo de roteamento CNC é iniciado, seguindo rigorosamente os parâmetros predefinidos e o caminho da ferramenta. A broca rotativa engata a peça e remove os materiais com precisão.
Embora o processo de usinagem seja automatizado, você deve garantir o monitoramento rigoroso do processo, como formação de cavacos e desgaste da ferramenta.
Pós-processamento
Uma vez obtido o formato desejado, são realizadas operações de pós-processamento para aprimorar o acabamento e a precisão dimensional, como jateamento de areia e polimento. Além disso, algumas peças podem exigir tratamento térmico, pintura adesiva ou outros processos.
Controle de qualidade
Após a conclusão das operações de acabamento e pós-tratamento, as peças usinadas em CNC passam por procedimentos de controle de qualidade. Isso envolve testar diferentes propriedades e verificar a precisão dimensional. Equipamentos como máquinas CMM, micrômetros e paquímetros são utilizados nessas etapas.
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Máquina de roteador CNC e seus componentes
roteador CNC
Uma fresadora CNC é um equipamento controlado por computador usado na manufatura subtrativa. Ela utiliza diferentes tipos de ferramentas de corte para moldar, esculpir, furar ou gravar materiais macios. As ferramentas são acopladas ao eixo rotativo, que se move ao longo da peça estacionária para remover o material e obter a forma projetada.
A construção em estilo Granty conferiu rigidez à máquina para operações estáveis. Consequentemente, há um conjunto de ferramentas de roteamento que você precisa alterar com base nas características do projeto. Uma fresadora CNC avançada pode envolver um mecanismo automático para troca de ferramentas.
Vamos dar uma olhada em alguns componentes do roteador CNC, incluindo estrutura, mesa de usinagem, fuso, motores de inclinação ou servo, controlador CNC e ferramentas de corte:
Componentes de roteador CNC
Quadro Estrutural
A fresadora CNC possui uma estrutura tipo pórtico. As peças da estrutura são feitas de aço de alta resistência ou ligas de alumínio. A principal função da estrutura é fornecer suporte para outros componentes, como o fuso, e suportar as forças de corte. Ela também amortece a vibração da usinagem.
Leito de Usinagem
Este componente fixa a peça de trabalho e fornece uma área para usinagem. Portanto, a mesa de usinagem refere-se a uma superfície plana com ranhuras em T ou outros mecanismos de fixação. Além da fixação segura da peça, ela também pode ser equipada com sensores eletrônicos para auxiliar no movimento preciso da trajetória da ferramenta.
Fuso
Fuso do roteador
O fuso é o componente onde você fixa a ferramenta de corte em um mandril ou pinça. É forte e rígido, contendo eixos rotativos e rolamentos para rotação da ferramenta, até 10000 rpm ou mais. Consequentemente, o sistema CNC guia os servomotores conectados para o movimento do fuso ao longo dos eixos X, Y e Z.
A diferença entre uma fresadora e um fuso é que uma fresadora é uma usinagem menos rígida e de nível de consumidor, enquanto uma eixo é um motor de nível industrial projetado para maior precisão e durabilidade.
Motores mais íngremes ou servo
Os motores são usados para facilitar o movimento do fuso ou do pórtico com base em instruções CNC. O sistema CNC controla o posicionamento e ajusta de acordo com o feedback. Os motores podem ser de passo, servomotores ou ambos. Os servomotores são mais precisos e encontrados em roteadores de nível industrial, enquanto os motores de passo são usados em roteadores amadores e de mesa.
Controlador CNC
É o cérebro da fresadora CNC, que determina o caminho da ferramenta, o movimento da ferramenta, a velocidade de corte, a profundidade e outras variáveis de usinagem. Consequentemente, ele coordena os servomotores para o movimento da ferramenta.
Os controladores CNC envolvem portas para a entrada do programa CNC, o circuito de acionamento e têm a capacidade de interpretar e atuar nos códigos G e M gerados em Software CAM.
Ferramentas de corte
Brocas de roteamento CNC
Existem vários tipos de ferramentas de corte utilizadas em fresamento CNC, cada uma com capacidade para operações e recursos de usinagem distintos. As ferramentas comuns para fresamento CNC são brocas de baixo e ponta, brocas em V, brocas de compressão, fresas de canal reto e fresas de topo.
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Tipos de roteadores CNC
Tipos de roteadores CNC
Existem diferentes tipos de roteadores CNC disponíveis no mercado, dependendo de suas capacidades e da finalidade específica de fabricação. Entre eles, estão o roteador de mesa, o roteador industrial e o roteador multieixo.
Roteador de mesa
Roteadores de mesa são máquinas pequenas, especializadas em componentes de pequeno porte. Podem ser instalados em espaços reduzidos ou sobre uma mesa. Consequentemente, esse tipo de roteador é adequado para componentes de pequeno porte, projetos "faça você mesmo" e para hobbyistas.
Roteador CNC Industrial
Este tipo de fresadora CNC é potente e pode moldar ou esculpir componentes de grande porte. É usada para produzir peças precisas e de nível industrial para os setores automotivo, de fabricação, aeroespacial e outros. Consequentemente, a fresadora CNC industrial também é mais rápida e funciona em diversos projetos de roteamento.
Roteador CNC multieixo
Uma fresadora CNC multieixos refere-se a uma máquina de roteamento com capacidade de movimento de 3, 4 ou 5 eixos. O fuso pode se mover por vários eixos para formar elementos geométricos complexos. Além disso, você pode realizar fresamento, corte, rosqueamento, furação, gravação e outras operações em fresadoras multieixos.
Roteadores CNC para hobby
Como o nome sugere, esses tipos de fresadoras são usados por amadores e estudantes para projetos "faça você mesmo". Algumas pequenas oficinas também podem usá-las para pequenos trabalhos de marcenaria. Além disso, são econômicas e vêm em um design compacto. Se você tem interesse em aprender os fundamentos do roteamento, esse tipo de fresadora é a melhor escolha.
Roteadores CNC ATC (trocador automático de ferramentas)
Esses tipos de roteadores são equipados com mecanismos de troca automática de ferramentas. De acordo com os códigos CNC, eles podem realizar furação, perfilamento, rosqueamento, cortes e outras operações, alterando as ferramentas simultaneamente. Além disso, os roteadores ATC reduzem o tempo de configuração e permitem a produção de peças complexas com múltiplas funções.
Roteadores CNC baseados em aninhamento
Essas fresadoras organizam as peças firmemente sobre chapas para minimizar o desperdício. São combinadas com mesas de vácuo e trajetórias de ferramentas otimizadas. As fresadoras aninhadas são populares na produção de marcenaria, móveis e sinalização.
Qual material pode ser usado no roteamento CNC?
Embora os roteadores CNC sejam mais comumente usados em marcenaria, eles também podem lidar com uma variedade de Materiais de usinagem CNC, incluindo plásticos, compósitos e alguns metais macios. A principal desvantagem da compatibilidade de materiais é que ela não permite usinar materiais duros, como aço temperado e ligas de titânio.
Madeiras (madeiras macias, madeiras duras, compensados)
Madeiras são os materiais mais populares em fresamento CNC, incluindo madeira macia, dura e compensado. Madeiras duras exigem avanços mais lentos e fresas de metal duro mais afiadas, enquanto madeira compensada e madeira macia são usinadas com brocas de corte ascendente ou de compressão.
Acrílico (PMMA)
Peças de PMMA
O acrílico é um material brilhante e semelhante ao vidro. Na fresagem, é usinado com brocas de canal único, canal O ou de compressão para evitar derretimento e refluxo. Consequentemente, altas velocidades do fuso reduzem o lascamento e formam bordas lisas.
ABS
O ABS é um termoplástico durável, ideal para protótipos funcionais e sinalização. Normalmente, fresas afiadas de dois sulcos são utilizadas para fresamento de ABS, pois oferecem boa remoção de cavacos. Por outro lado, é importante garantir ventilação adequada para a exaustão de gases.
Ligas de alumínio
Como as ligas de alumínio não apresentam alta dureza, podem ser usinadas com ferramentas de metal duro. Elas exigem alta velocidade do fuso e avanço para um usinagem suave. Você pode escolher classes como 7075, 6061 e 2020, com base nas propriedades necessárias para sua aplicação.
Resina
O latão é geralmente usado em peças decorativas e de precisão. O fresamento de latão utiliza ferramentas afiadas de metal duro ou HSS, velocidades moderadas do fuso e ângulos de saída positivos. Como o latão é mais pesado, necessita de configurações rígidas para evitar vibrações. Além disso, um mínimo de líquido de arrefecimento ou jato de ar é obrigatório para a remoção de cavacos.
Você pode usar qualquer um dos seguintes materiais no processo de roteamento CNC:
- Madeira de lei
- Madeira macia
- Compensado
- MDF
- Acrílico
- Polycarbonate
- ABS
- Ligas de alumínio
- Resina
- Espuma
- Caucho
Se você estiver mais interessado em materiais CNC, leia sobre diferentes tipos de plástico para usinagem CNC clique aqui.
Quais são as aplicações do roteador CNC?
Peças de roteamento CNC
As fresadoras CNC são usadas para moldar, cortar, furar, esculpir e gravar materiais em diversos setores. São essenciais em marcenaria, sinalização, painéis publicitários, esculturas, etc.
A tabela abaixo descreve as aplicações do roteador CNC com exemplos:
| Setor | Por que usar um roteador? | Exemplos de aplicação |
| Carpintaria | Cortes de precisão, designs complexos, desperdício reduzido | Armários, móveis, molduras, placas de madeira, painéis esculpidos |
| Publicidade | Velocidade de produção, baixo custo, funciona em plásticos/acrílicos | Logotipos em acrílico, displays para PDV, letras 3D, caixas de luz, placas promocionais |
| Sinalização e Placas | Bordas limpas e lotes consistentes | Placas direcionais e informativas, logotipos de vitrines, painéis dimensionais, letras de canal |
| Partes automotivas | Prototipagem, gabaritos/acessórios, padrões personalizados e letras | Painéis, painéis de acabamento, suportes, moldes de carroceria, capas personalizadas |
| Fabricação de moldes | Moldes precisos, acabamento suave | Padrões em matrizes e moldes, moldes de injeção e matrizes de fundição em areia. |
| Indústria Marítima | Painéis grandes, formas 3D repetíveis, baixo custo | Painéis de deck, armários e componentes internos |
| Artigos Decorativos | Esculturas complexas, peças personalizadas, pequenos lotes de baixo custo | Arte de parede, telas, relógios, abajures, molduras ornamentadas, decoração para casa |
Além da produção industrial em larga escala, as fresadoras CNC também são indispensáveis na prototipagem estética e funcional. São rápidas e econômicas para a prototipagem rápida de bens de consumo, eletrônicos, elementos arquitetônicos e produtos decorativos.
Vantagens do roteamento CNC
O roteamento CNC oferece alta precisão, repetibilidade, ampla base de usinagem, rápido processamento e opções versáteis de ferramentas. Vamos discutir isso resumidamente.
- Custo mais baixo: O roteamento CNC é mais barato do que o fresamento de materiais macios devido à velocidade de produção e ao baixo custo de configuração.
- Formas 2.5 e 3D: Ele pode cortar folhas, gravar padrões e criar formas 3D usando diferentes tipos de ferramentas de roteamento.
- Grande mesa de usinagem: O tamanho da mesa de usinagem é maior em comparação às fresadoras CNC, o que permite moldar e esculpir peças grandes.
- Precisão e repetibilidade: As fresadoras CNC podem atingir tolerâncias rigorosas, de até ± 0.0025 mm. Além disso, o controle computadorizado do processo produz peças com consistência dimensional.
- Produção mais rápida: A automação na remoção de material e o trocador automático avançado de ferramentas reduzem o tempo de inatividade da máquina, aumentando a velocidade e a eficiência da produção.
- Opções de ferramentas mais amplas: Os roteadores CNC têm opções de ferramentas versáteis para cobrir uma ampla gama de projetos complexos.
Leia mais:
- Guia de Design para Fabricação
- Fabricação de peças aeroespaciais
Quais são as diferentes operações de roteamento CNC?
Existem diversas operações de roteamento CNC, cada uma com um mecanismo distinto de remoção de material e a capacidade de criar uma característica específica. Inclui
Vamos dar uma olhada em quando eles são usados:
| Divisão de | Mecanismo | Uso |
| Perfilamento | A ferramenta segue o contorno da peça (deslocamento interno/externo) e cria um perfil em várias passagens. | Corte contornos de peças, apare bordas, assine espaços em branco e painéis de armários. |
| Embolsando | Uma broca gira e perfura o material para criar um bolso. | Cavidades internas, reentrâncias para ferragens e redução de peso |
| Perfuração | Brocas ou fresas de topo mergulháveis são usadas para criar furos passantes e cegos. | Furos para fixadores, furos para gabarito e recursos de localização. |
| Encaixe | Um caminho de ferramenta de broca estreita cria ranhuras ou sulcos | Ranhuras em T, canais de fiação, encaixes deslizantes. |
| Ranhuras em V | Cortes em V com largura que varia com a profundidade (caminho de ferramenta de entalhe em V 2.5D). | Letras de sinalização, flautas decorativas e linhas de dobra em folhas |
| Gravura | Brocas de pequeno diâmetro ou V executam passes rasos e de alta resolução para gravar a superfície | Texto, logotipos, padrões de detalhes finos |
| escultura 3D | Uma série de passagens X/Y/Z com ferramentas de ponta esférica/cônica é usada para gerar contornos 3D. | Esculturas, moldes, características superficiais complexas. |
| Diante | Um cortador largo ou múltiplas passagens sobrepostas removem camadas finas da superfície do material. | Aplainar placas de revestimento, remover revestimentos e preparar a face final |
| Chanfrar | Trajetórias de ferramentas angulares ou passagens de broca em V através das arestas para chanfradura | Bordas decorativas, preparação de montagem e juntas chanfradas. |
Quais são as ferramentas necessárias no roteamento CNC?
O roteamento CNC requer três tipos de ferramentas para executar as operações e produzir peças com as especificações desejadas: ferramentas de corte, ferramentas de fixação e ferramentas de controle de qualidade. Cada uma dessas ferramentas tem sua própria função no processo de usinagem.
Vamos elaborar mais sobre ferramentas de corte, fixação e controle de qualidade.
Ferramentas de corte
Elas entram em contato direto com a peça para remoção de material e moldam o formato que você projetou. Os processos de roteamento utilizam ferramentas de corte como fresas de topo, brocas em V, brocas de corte reto, fresas de ponta esférica, brocas de compressão e brocas espirais.
Ferramentas de fixação
Essas ferramentas são usadas para fixar o local de trabalho na mesa de usinagem e a ferramenta no fuso. Além de garantir o alinhamento e a estabilidade, seu papel também é fundamental para a segurança do operador. Algumas ferramentas de fixação notáveis são fixadores de ranhura em T, grampos mecânicos, tornos de bancada, sistemas de fixação a vácuo, grampos de alavanca, grampos de passo, parafusos e porcas e pistolas de pregos.
Ferramentas de controle de qualidade
Sonda CMM
As ferramentas de controle de qualidade podem ser categorizadas em dois tipos: ferramentas usadas antes da usinagem para calibração da configuração e aquelas usadas para inspecionar as peças torneadas após a usinagem. A função dessas ferramentas é garantir a precisão dimensional e a qualidade geral das peças fabricadas.
Exemplos de ferramentas de controle de qualidade são indicadores de mostrador, indicadores de teste, localizadores de aresta, apalpadores de toque, ajustadores de comprimento de ferramenta, blocos de calibração e sistemas de calibração a laser.
Fatores que influenciam o custo de roteamento CNC
O custo inicial de instalação para roteamento CNC é relativamente baixo; uma fresadora padrão da indústria custa cerca de US$ 200000. No entanto, o custo por produção, por hora de roteamento ou por projeto depende de diferentes fatores.
A lista abaixo descreve os fatores comuns que influenciam o custo de roteamento CNC:
- Quanto maior a capacidade do roteador CNC que você estiver usando, maior será o custo das máquinas de eixo.
- Recursos complexos exigem estratégias especializadas de trajetória de ferramentas, o que aumenta o custo.
- O tipo de material também afeta o custo. Por exemplo, materiais mais duros exigem ferramentas especializadas e também levam mais tempo do que materiais mais macios.
- Se suas peças precisarem de maior precisão e acabamento superficial mais fino, isso também pode aumentar o custo.
- O custo também varia de acordo com o país de onde você terceiriza o serviço. Fabricantes na Ásia e na América do Norte geralmente são mais econômicos.
Erros a evitar no roteamento CNC
Pequenos desvios ou erros de processo podem resultar em itens defeituosos e falha completa. Portanto, existem alguns erros que você deve evitar no roteamento CNC, como escolher o avanço correto, o tipo de ferramenta, fixação frouxa e manutenção regular.
- Alimentação e velocidade incorretas: Esteja ciente das taxas de avanço e da velocidade do fuso corretas com base no material de trabalho e na operação de torneamento que você está executando.
- Tipo de ferramenta errado: Você deve escolher a ferramenta certa; caso contrário, isso levará à imprecisão e ao desgaste da ferramenta.
- Configuração e alinhamento: Fixe a peça de trabalho com a força de fixação correta; uma fixação frouxa causa deflexão, e uma fixação apertada pode danificar a superfície do material de trabalho.
- Ignorando a calibração: Utilize equipamentos e ferramentas para calibrar a configuração e a qualidade de peças torneadas CNC.
- Manutenção Irregular: Não negligencie a manutenção periódica e preventiva dos tornos CNC.
Tempo médio de roteamento CNC
O intervalo de tempo das faixas de roteamento CNC de alguns minutos a 12 horas. Se você estiver criando um perfil 2D simples, isso pode ser feito em 10 minutos em uma fresadora multieixos, enquanto pode levar várias horas para esculpir um design grande e complexo.
Fatores comuns que influenciam o tempo de roteamento CNC são o tipo de material de trabalho, recursos complexos no design, tipo de roteador CNC usado, tempo de inatividade da máquina, complexidade do caminho da ferramenta e profundidade de corte.
Roteamento CNC vs. Fresamento
Processo de fresagem CNC
O roteamento e a fresagem CNC desempenham papéis sobrepostos, mas distintos. As fresadoras priorizam altas rotações por minuto (RPM) do fuso, bases grandes e remoção rápida de material para materiais mais macios. Por outro lado, a fresagem proporciona alta rigidez, torque e permite deslocamento flexível no eixo Z.
Vejamos a tabela de comparação para ver as principais diferenças entre roteamento e fresamento:
| Característica | CNC Router | Fresadora CNC |
| Materiais | Materiais macios: madeira, plástico, espuma, alumínio | Materiais macios e duros |
| Rigidez da estrutura | Pórtico mais leve, menos rígido | Estrutura pesada e rígida, altas forças de corte |
| Fuso | Alta rotação, menor torque | Menor RPM, alto torque |
| Tolerância | Tolerâncias de nível moderado | Possível nível alto de mícron |
| Aplicações | Sinalização, mobiliário, painéis, incrustações decorativas | Moldes de precisão, peças aeroespaciais e médicas, protótipos |
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Conclusão
O torneamento CNC é um processo de fabricação versátil que pode ser usado para moldar, cortar, esculpir e gravar materiais macios. Este processo controlado por computador pode oferecer excelente precisão e consistência. No entanto, otimizar o técnico desenho & parâmetros de usinagem e escolher o tipo certo de ferramenta é essencial para aproveitar toda a capacidade dos roteadores CNC.
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Perguntas frequentes
Como funciona o roteamento CNC?
O torneamento CNC utiliza ferramentas rotativas para remover material controlado por um programa CNC. O fuso se move ao longo dos eixos X, Y e Z e segue o caminho da ferramenta até que a peça/produto desejado seja obtido.
Qual é a diferença entre fresamento CNC e roteamento CNC?
A principal diferença entre fresamento CNC e roteamento são os materiais que podem processar. O fresamento pode trabalhar com materiais duros, enquanto o roteamento é para madeira, plásticos e metais macios.
Quanto tempo demora o roteamento CNC?
O roteamento CNC é um processo de usinagem rápido. Mas o tempo exato depende do tamanho, da complexidade do projeto, do tipo de material, da precisão desejada e da qualidade do acabamento.