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Um guia para ferramentas de torno CNC e avanços na fabricação de moldes

Explore as ferramentas de torno CNC e os avanços na fabricação de moldes, destacando sua precisão, tipos, materiais e soluções personalizadas da HiTop Industrial neste guia completo.
HITOP / Blogue / <a href="https://hitopindustrial.com/pt/ferramentas-de-torno-cnc-na-fabricacao-de-moldes/" title="Um guia para ferramentas de torno CNC e avanços na fabricação de moldes">Um guia para ferramentas de torno CNC e avanços na fabricação de moldes

Bem-vindo ao mundo de ponta das ferramentas de torno CNC, onde a precisão encontra a inovação na arte de fabricação de moldes. Imagine uma era onde designs complexos não são apenas fantasias, mas realidades, elaborados com precisão e eficiência impecáveis. Este é o domínio de Ferramentas de torno CNC (controle numérico computadorizado) – o coração da moderna engenharia de produção.

Ferramentas de torno CNC

Este blog destaca as ferramentas de torno CNC usadas em fabricação de moldesaplicações de engenharia de usinagem e fabricação. O artigo destaca a importância dos tornos CNC e suas ferramentas avançadas. Essas ferramentas, essenciais para moldar materiais em designs complexos e intrincados, marcam a intersecção do artesanato tradicional com a tecnologia moderna.

Tornos CNC – Uma Visão Geral

Os tornos CNC funcionam girando uma peça de trabalho contra uma ferramenta de corte, esculpindo com precisão os materiais para formar os formatos e tamanhos desejados. A singularidade destas máquinas reside na sua controle numérico computadorizado (CNC), que permite operações exatas e automatizadas.

Este sistema de controle computadorizado permite a usinagem de projetos complexos e intrincados com a precisão e consistência necessárias, tornando os tornos CNC indispensáveis em indústrias que exigem alta precisão, como aeroespacial, automotiva e fabricação de dispositivos médicos. A automação melhora a precisão e aumenta significativamente a eficiência e a produtividade, reduzindo a necessidade de intervenção manual e minimizando assim a probabilidade de erros.

Tipos de tornos CNC:

Cada tipo de torno traz capacidades únicas ao processo de fabricação, atendendo a diferentes necessidades em termos de precisão, volume e complexidade.

  • Tornos CNC: 

O tipo mais avançado tecnologicamente, os tornos CNC, são totalmente automatizados, oferecendo precisão e eficiência incomparáveis. Eles são essenciais em setores de alta precisão, pois são perfeitos para formas e designs complexos e dependem de programação de computador para operações.

  • Tornos de velocidade: 

Esses tornos são conhecidos por sua simplicidade e velocidade. Usados principalmente para tarefas leves, são comumente encontrados em marcenaria, onde são necessárias operações mais simples. Seu design se concentra no manuseio rápido e eficiente de tarefas relativamente simples.

  • Tornos de torre: 

Tornos de torre excel em ambientes de produção de alto volume. Eles são projetados para trocas rápidas de ferramentas, reduzindo significativamente o tempo de inatividade entre as operações. Esse recurso os torna particularmente eficazes para a produção de peças com designs complexos em grandes quantidades.

  • Tornos de motor: 

Conhecidas pela sua versatilidade, são máquinas de uso geral adequadas para uma ampla gama de aplicações. Eles atendem a tarefas de usinagem pesadas e precisas, o que os torna populares em vários ambientes de fabricação.

Partes principais de um torno CNC:

Peças principais do torno CNC

A ferramenta é mantida no porta-ferramentas/torre de ferramentas enquanto o trabalho gira preso pelo mandril. O corte é executado quando a ferramenta de corte é alimentada no trabalho. A torre de ferramentas facilita o gerenciamento de diversas ferramentas necessárias para produzir uma forma complexa.

Classificação de ferramentas de torno CNC:

As ferramentas de torno CNC podem ser classificadas com base em vários critérios, incluindo material, forma, função e presença de ferramentas especializadas. Esta classificação ajuda a compreender a gama de ferramentas disponíveis e suas aplicações específicas em processos de usinagem.

  • Classificação de ferramentas por materiais:

Cada classe de ferramenta de corte possui qualidades distintas, apropriadas para aplicações específicas de usinagem. O material de usinagem, a operação de usinagem, o acabamento superficial necessário e a precisão dimensional contribuem para a escolha do material e sua classe.

  1. Aço Rápido (HSS): As ferramentas HSS, conhecidas por sua tenacidade e resistência ao calor, são ligas à base de ferro com tungstênio e molibdênio como elementos de liga. Quando ligadas com vanádio, cromo e cobalto, as ferramentas HSS fornecem características de corte ideais para vários materiais. Eles são normalmente usados para operações de torneamento, rosqueamento e corte de uso geral. Embora sejam mais baratos, são menos duráveis do que alguns materiais mais duros.

Grau M: Esta classe é conhecida pelo seu alto teor de tungstênio. A ferramenta M-Grade HSS oferece excelente dureza e resistência ao calor. Isso normalmente é usado para operações de corte pesadas.

Grau T: Esta classe possui maior porcentagem de cobalto, aumentando sua dureza e capacidade de manter arestas vivas em temperaturas mais altas. É adequado para operações de corte em alta velocidade.

  1. Carboneto: As ferramentas de metal duro são feitas de um composto de partículas de metal duro e um aglutinante. São extremamente duros e resistentes ao desgaste, adequados para operações de alta velocidade em materiais duros. Às vezes, a ponta da fresa é de metal duro, fortalecendo a ferramenta e aprimorando o processo de corte. As ferramentas de metal duro se destacam por manter a nitidez e a precisão, tornando-as ideais para operações de acabamento e usinagem de materiais duros.

C1 a C4: Esta nota varia em composição, sendo C1 o mais difícil e C4 o mais difícil. As classes C1 e C2 são ideais para operações de desbaste e materiais não ferrosos, enquanto C3 e C4 são mais adequadas para operações de acabamento e corte de materiais mais duros.

Carbonetos Revestidos: Esta ferramenta possui revestimentos de materiais como nitreto de titânio ou óxido de alumínio, que melhoram a vida útil e o desempenho da ferramenta, especialmente em aplicações de alta velocidade.

  1. Cerâmica: Ferramentas cerâmicas são usadas para usinagem em alta velocidade de materiais endurecidos. Eles têm excelente resistência ao calor, permitindo-lhes manter a dureza em temperaturas mais altas que o HSS ou o metal duro. Essas características tornam desnecessária a redução da temperatura nas arestas de corte dessas ferramentas, permitindo que sejam utilizadas para fresar metais em altas velocidades de corte e em ambientes de usinagem a seco.
  • Cerâmica à Base de Alumina (Óxido de Alumínio, Al2O3): Estas são as ferramentas de corte de cerâmica mais comuns. Eles são usados principalmente para usinagem de ligas à base de ferro em altas velocidades. Cerâmica à base de alumina têm boa resistência ao desgaste e são relativamente baratos em comparação com outras cerâmicas.
  • Cerâmica à Base de Nitreto de Silício (Si3N4): Essas cerâmicas se destacam em aplicações de alta temperatura e são particularmente eficazes na usinagem de ferro fundido e materiais endurecidos. Oferecem excelente tenacidade e resistência ao choque térmico, tornando-os adequados para cortes interrompidos.
  • Cerâmica Reforçada com Bigode: Essas ferramentas incorporam bigodes de carboneto de silício em uma matriz de alumina, aumentando sua tenacidade e resistência. Eles são usados para fabricar materiais resistentes, como ligas de alta resistência, e equilibrar resistência ao desgaste e tenacidade.
  • Cerâmica Mista combine alumina e outros materiais como carboneto de titânio (TiC) ou nitreto de titânio (TiN). Eles oferecem maior tenacidade e resistência ao calor em comparação com a cerâmica de alumina pura e são adequados para usinar uma ampla variedade de materiais em velocidades de corte mais altas.
  • Cerâmica Sialon (oxinitreto de alumínio e silício): A cerâmica Sialon é uma variante do nitreto de silício e proporciona excelente estabilidade térmica. Eles são eficazes em aplicações de usinagem de alta velocidade, especialmente para usinagem de superligas à base de níquel.
  1. Diamante: O mais difícil de tudo é que essas ferramentas são usadas para usinagem de ultraprecisão. Eles são ideais para usinagem de metais não ferrosos, compósitos e outros materiais abrasivos. Sua excepcional dureza e resistência ao desgaste permitem excelentes acabamentos superficiais e precisão dimensional.
  • Diamante Policristalino (PCD): Considerando sua dureza e resistência ao desgaste, esta classe é ideal para usinagem de materiais não ferrosos e abrasivos. As ferramentas PCD possuem um alto nível de condutividade térmica, tornando-as apropriadas para aplicações de alta velocidade.
  • Diamante de cristal único: Conhecidos por oferecer um acabamento superficial de alta qualidade, eles são frequentemente usados em aplicações de usinagem de ultraprecisão, especialmente em indústrias que exigem altos graus de acabamento superficial e precisão dimensional.
  1. Nitreto Cúbico de Boro (CBN): As ferramentas CBN perdem em dureza depois das ferramentas diamantadas e são usadas para usinar metais ferrosos duros. Eles são fundamentais em aplicações onde são necessários acabamentos superficiais elevados.
  • CBN-A: Esta classe é conhecida por sua tenacidade e geralmente é usada para desbaste até semiacabamento de aços endurecidos e outros materiais duros.
  • CBN-B: Esta ferramenta de corte possui maior resistência ao desgaste e é normalmente utilizada para operações de acabamento. É eficaz na usinagem de metais ferrosos endurecidos e superligas.
  • Classificação de ferramentas por formato e função:
Operação de classificação de ferramentas por função

Figura 3: Classificação das ferramentas por função/operação.

  1. Ferramentas de torneamento: Estas são as ferramentas mais utilizadas em um Torno CNC. As ferramentas de torneamento são feitas para cortar a superfície externa de uma peça. Eles estão disponíveis em diferentes formatos para desbaste, acabamento e perfilamento. As ferramentas de desbaste removem grandes quantidades de material rapidamente, enquanto as ferramentas de acabamento alcançam um acabamento superficial fino. As ferramentas de perfilamento, por outro lado, são utilizadas para moldar contornos específicos na peça de trabalho.
  2. Ferramentas chatas: Estas ferramentas são utilizadas para expandir furos ou usinar diâmetros internos. As ferramentas de mandrilamento são essenciais para operações onde é necessário corte interno preciso, como criar furos precisos ou refinar o acabamento superficial de um furo existente. Estas ferramentas estão disponíveis em diferentes tamanhos e formatos, permitindo uma ampla gama de operações de mandrilamento enquanto usinagem de uma matriz de moldagem ou fabricar uma peça de engenharia.
  3. Ferramentas de enfrentamento: Essas ferramentas são a melhor maneira de produzir uma superfície plana no final da peça. Ferramentas de faceamento cortadas perpendicularmente ao eixo de rotação da peça de trabalho são essenciais para operações onde é necessária uma superfície final lisa. Seu formato permite lidar com diversas profundidades e tipos de cortes, desde acabamento leve até desbaste pesado.
  4. Ferramentas de rosqueamento: Eles são usados para cortar roscas dentro (rosqueamento interno) ou fora (rosqueamento externo) de uma peça de trabalho. Essas ferramentas possuem geometrias específicas para corresponder ao perfil da rosca – por exemplo, roscas métricas, UNC ou ACME. As ferramentas de rosqueamento requerem controle preciso para garantir a precisão do passo e da profundidade da rosca.
  5. Ferramentas para cortes e canais: Durante a usinagem de uma peça de engenharia, as ferramentas de corte são usadas para cortar uma parte da peça de trabalho, enquanto as ferramentas de canal criam ranhuras ou reentrâncias nas superfícies externas ou internas. Essas ferramentas têm arestas de corte estreitas e são moldadas para cortar uma largura e profundidade específicas, o que as torna essenciais para operações precisas de abertura de canais e separação.
  6. Ferramentas de chanfrar: Eles criam bordas chanfradas no final de uma peça de trabalho. As ferramentas de chanfrar são essenciais para remover arestas vivas, preparar superfícies para soldagem ou criar acabamentos decorativos. Eles vêm em vários ângulos e tamanhos para atender a diferentes requisitos de chanfro.
  7. Ferramentas de perfuração: Usado para fazer furos na peça de trabalho. Essas ferramentas podem variar de brocas helicoidais padrão até formas mais especializadas, como brocas planas ou brocas indexáveis. As ferramentas de perfuração em tornos CNC são especialmente moldadas para produzir furos precisos e profundos.
  • Ferramentas especializadas:

Estas ferramentas oferecem capacidades de corte que os meios convencionais não conseguem realizar. Ferramentas especializadas possuem formatos para realizar um corte específico e oferecem vantagens exclusivas.

  1. Ferramentas de formulário: Ferramentas de forma personalizadas são essenciais na usinagem CNC para criar formas e perfis complexos em uma única passagem. Eles são fundamentais quando as ferramentas padrão não conseguem atingir o formato ou acabamento desejado. Essas ferramentas são retificadas no formato exato do perfil da peça, tornando-as ideais para replicar designs e geometrias complexas.

Essa capacidade é crucial em setores onde a precisão e a repetibilidade são fundamentais, como a indústria aeroespacial e automotiva. As ferramentas de forma reduzem a necessidade de múltiplas trocas de ferramentas, aumentando assim a eficiência e a consistência na produção.

  1. Ferramentas serrilhadas: As ferramentas recartilhadas são especializadas na criação de padrões texturizados na superfície de uma peça de trabalho, comumente usadas para melhorar a aderência ou adicionar um acabamento decorativo. Eles funcionam pressionando um padrão no material, em vez de cortá-lo. Os padrões podem variar de linhas retas a formas complexas de diamante. 

Essas ferramentas são amplamente utilizadas em aplicações onde é necessária uma superfície antiderrapante, como cabos de ferramentas, botões e equipamentos médicos. Knurling também adiciona um elemento estético aos produtos acabados.

  1. Ferramentas de torneamento cônico: Essas ferramentas são projetadas exclusivamente para produzir superfícies cônicas de peças. Eles são indispensáveis na criação de recursos como formas cônicas, essenciais em muitos componentes mecânicos, como eixos, fusos e válvulas. As ferramentas de torneamento cônico permitem controle preciso sobre o ângulo e a profundidade do corte, permitindo ao maquinista obter a conicidade exata necessária para a aplicação específica.
  2. Ferramentas ao vivo: Ferramentas dinâmicas referem-se à capacidade de um torno CNC de realizar não apenas torneamento, mas também operações adicionais como perfuração, fresamento e rosqueamento simultaneamente. Esta capacidade é possibilitada por acessórios de ferramentas elétricas que podem atuar de forma independente enquanto a peça de trabalho está sendo torneada. As ferramentas mecânicas aumentam drasticamente a versatilidade e a eficiência de um torno CNC, permitindo que peças mais complexas sejam concluídas em menos configurações e reduzindo o tempo de produção.
  3. Ferramentas indexáveis: Estas ferramentas são caracterizadas pelas suas pastilhas de corte substituíveis. A principal vantagem das ferramentas intercambiáveis é a facilidade de manutenção e versatilidade. Quando uma pastilha fica cega ou danificada, ela pode ser substituída rapidamente sem a necessidade de remover ou recondicionar toda a ferramenta. Esse recurso reduz significativamente o tempo de inatividade e mantém uma qualidade de usinagem consistente.

As ferramentas intercambiáveis são usadas em uma ampla gama de aplicações, desde corte bruto até acabamento de precisão. Eles estão disponíveis em diversas geometrias e classes para atender diferentes materiais e condições de corte.

Fato interessante:

Um fato interessante sobre as ferramentas de torno CNC é sua crescente integração com a tecnologia digital. Os tornos CNC modernos podem ser equipados com sensores e conectados a sistemas de monitoramento digital, permitindo a coleta e análise de dados em tempo real. Este avanço aumenta a precisão e a eficiência e permite a manutenção preditiva, reduzindo significativamente o tempo de inatividade e aumentando a vida útil das ferramentas e da própria máquina.

Como escolher uma ferramenta para um torno CNC:

Escolher a ferramenta de corte certa para usinagem CNC é crucial para alcançar desempenho, eficiência e acabamento superficial ideais. Aqui está um guia detalhado sobre como selecionar uma ferramenta de corte para aplicações CNC:

  1. Compatibilidade de materiais:
    • Material da peça: Diferentes materiais requerem diferentes ferramentas de corte. Por exemplo, materiais duros como aço inoxidável podem precisar de ferramentas de metal duro ou CBN, enquanto materiais mais macios como alumínio podem ser usinados com ferramentas HSS.
    • Material da ferramenta: Considere a dureza, tenacidade e resistência térmica do material da ferramenta. O metal duro é uma escolha comum por sua dureza e resistência ao desgaste, mas o HSS pode ser adequado para aplicações menos exigentes.
  2. Geometria da ferramenta:
Geometria de ferramentas

Figura 4: Geometria das ferramentas.

  • Ângulo de inclinação: Escolha um ângulo de inclinação positivo para materiais mais macios e negativo para materiais mais duros. Os ângulos de inclinação positivos são mais nítidos e requerem menos força, mas os ângulos negativos são mais fortes e duráveis.
  • Ângulos de flanco e relevo: Garanta uma folga adequada para evitar atrito contra a peça de trabalho. Este ângulo deve ser maior para materiais mais macios e menor para materiais mais duros.
  1. Parâmetros de corte:
    • Velocidade de corte: Combine a capacidade da ferramenta com a velocidade de corte desejada. Ferramentas de metal duro podem suportar velocidades mais altas que HSS.
    • Taxa de alimentação: A taxa de avanço deve corresponder ao material e à geometria da ferramenta. Uma taxa de avanço mais alta pode ser usada com ferramentas mais resistentes.
    • Profundidade do corte: Considere a resistência da ferramenta e a potência da máquina. Cortes maiores requerem ferramentas mais fortes e mais potência da máquina.
  2. Revestimentos de ferramentas:
    • As ferramentas podem ser revestidas com materiais como TiN (nitreto de titânio) ou Al2Ó3 (Óxido de Alumínio) para aumentar a dureza e a resistência ao calor, o que é benéfico para prolongar a vida útil e o desempenho da ferramenta em condições exigentes.
  3. Tipo e tamanho da ferramenta:
    • Operação Específica: Diferentes operações (como torneamento, fresamento e furação) requerem tipos específicos de ferramentas. Certifique-se de que o tipo de ferramenta esteja alinhado com a operação.
    • Tamanho e estabilidade: O tamanho da ferramenta deve ser compatível com a máquina e o tamanho da peça. Ferramentas maiores oferecem mais estabilidade, mas requerem mais potência.
  4. Raio da ponta da ferramenta:
    • Um raio de ponta maior pode melhorar o acabamento superficial, mas pode exigir mais força de corte. Escolha com base no acabamento necessário e na capacidade da máquina.
  5. Remoção de cavacos:
    • Considere como a ferramenta influenciará a formação e remoção de cavacos. A remoção eficiente de cavacos evita o novo corte e o acúmulo de calor.
  6. Tolerância e acabamento superficial:
    • Tolerâncias mais restritas e melhores acabamentos superficiais exigem ferramentas mais precisas e de maior qualidade.
  7. Capacidades da máquina-ferramenta:
    • Certifique-se de que a ferramenta seja compatível com a potência, velocidade e rigidez da máquina. Ferramentas de alto desempenho exigem máquinas capazes de utilizar todo o seu potencial.
  8. Custo e expectativa de vida:
    • Equilibre o custo da ferramenta com sua vida útil esperada e o custo por peça. Ferramentas mais caras e com vida útil mais longa podem ser mais econômicas no longo prazo.
  9. Recomendações do fabricante:
    • Consulte as recomendações e folhas de dados do fabricante da ferramenta para materiais e aplicações específicas.

Avanços tecnológicos da ferramenta de corte de torno:

  • Ferramentas personalizáveis – A integração de ferramentas impressas em 3D permitiu a produção de geometrias de ferramentas personalizadas e otimizadas para aplicações específicas. Essa personalização pode levar a um melhor escoamento de cavacos, melhor gerenciamento de calor e ângulos de corte personalizados.
  • Ferramentas Adotivas – Foram desenvolvidas ferramentas que podem se ajustar a diversas condições durante a usinagem. Essas ferramentas podem ajustar automaticamente parâmetros como profundidade e velocidade de corte em resposta às propriedades do material ou alterações no desgaste da ferramenta.
  • Aprimoramentos de software CNC – A melhoria contínua do software CNC permite um controle mais preciso sobre os caminhos da ferramenta e os parâmetros de usinagem. Isto leva a uma maior precisão e à capacidade de criar geometrias complexas com o mínimo de intervenção humana.
  • Combinando Processos – O advento de ferramentas híbridas que combinam processos como torneamento e fresamento ou furação em uma única operação aumenta a eficiência e reduz a necessidade de múltiplas configurações.

Conclusão:

Nesta exploração de ferramentas de torno CNC e fabricação de moldes, navegamos pelas complexidades de várias ferramentas de torno CNC, investigamos as complexidades de materiais e designs de ferramentas, e testemunhou os avanços notáveis na tecnologia de torno. Da precisão das ferramentas HSS à durabilidade do metal duro e à sofisticação das operações controladas por computador, esses avanços ressaltam um salto significativo na eficiência e qualidade da fabricação.

HiTop Industrial emerge como pioneira no aproveitamento dessas inovações. Estamos empenhados em aproveitar todo o potencial da tecnologia de torno CNC para fornecer precisão, eficiência e soluções personalizadas em fabricação de moldes. Nosso compromisso com a excelência nos posiciona como um parceiro confiável em uma infinidade de indústrias, ampliando continuamente os limites do que é possível na engenharia de produção.

Perguntas frequentes:

  1. Posso solicitar projetos de moldes personalizados da HiTop Industrial?

A HiTop Industrial é especializada em projetos de moldes personalizados, oferecendo soluções personalizadas com base nas necessidades específicas do cliente. Nossa equipe de engenheiros e designers especializados é adepta da elaboração de projetos de moldes personalizados, adaptados às suas necessidades específicas. Aproveitando a tecnologia CNC de última geração, garantimos precisão, qualidade e funcionalidade em cada molde que criamos. Seja para componentes aeroespaciais complexos, dispositivos médicos sofisticados ou peças automotivas inovadoras, nossas soluções personalizadas são projetadas para atender às demandas mais desafiadoras de qualquer setor.

  1. Qual é o prazo típico para um projeto de fabricação de moldes?

O prazo de entrega varia de acordo com a complexidade e os requisitos do projeto. No entanto, técnicas modernas como a prototipagem rápida reduzem significativamente o tempo de resposta. Contato nossa equipe técnica para obter ajuda com seu projeto.

  1. Que tipo de serviços pós-venda são fornecidos?

Serviços de pós-venda normalmente incluem suporte de manutenção, fornecimento de peças de reposição e assistência com quaisquer dúvidas ou problemas operacionais.

  1. Existe flexibilidade nas quantidades de pedidos para serviços de usinagem CNC?

A maioria dos provedores de serviços de usinagem CNC tem um limite de quantidade mínima de pedido (MOQ). Mas esse não é o caso do HiTop! Somos flexíveis nas quantidades de pedidos, atendendo às necessidades de produção em pequena e grande escala.

  1. Existem opções de prototipagem rápida na HiTop Industrial?

Sim, a HiTop Industrial oferece serviços de prototipagem rápida, permitindo rápido desenvolvimento e teste de projetos antes da produção em larga escala.

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