No campo da usinagem CNC, os engenheiros e projetistas frequentemente enfrentam problemas complexos de projeto que exigem conhecimento, criatividade e precisão. O undercut é uma dessas complexidades de projeto. Embora resolvido em um detalhe aparentemente sem importância em um documento CAD, a usinagem de undercut cria desafios e possibilidades especiais nos níveis de projeto e fabricação. Ao prosseguir com sua usinagem CNC de alumínio, Serviços de usinagem CNCou produção em massa com usinagem de metal CNC de precisão, com base em suas especificações, é fundamental conhecer o aspecto dos rebaixos para otimizar o desempenho, o custo e a capacidade de fabricação.

Este artigo explicará o que é a usinagem de rebaixos e sua importância no projeto de CNCs, além de fornecer orientações sobre como lidar com rebaixos de forma eficaz em diferentes processos de usinagem.

O que é usinagem de corte inferior?

A usinagem de rebaixos é o processo de fazer cavidades em uma peça de trabalho que é inacessível por uma abordagem vertical convencional. Em termos leigos, são locais que uma ferramenta de corte normal não pode acessar prontamente devido à geometria - por exemplo, ranhuras internas, caudas de andorinha, ranhuras em T ou bolsões traseiros. 

A situação mais comum que causa um rebaixo é quando a geometria interna da peça tem características que são bloqueadas por projeções ou saliências. Essas áreas devem ser feitas com o uso de ferramentas e processos de usinagem especiais, como fresas angulares ou dispositivos de fresamento de 5 eixos, porque não podem ser vistas ou alcançadas em um movimento direto do eixo Z.

Tipos comuns de cortes inferiores

A maioria das situações de usinagem de corte inferior pode ser agrupada em várias categorias amplas, apesar do grande número de variações:

1. Rebaixos internos

Eles ficam ocultos em um recesso, como em uma ranhura no lado interno de um cilindro. Os rebaixos internos são especialmente difíceis, pois podem precisar de ferramentas personalizadas ou de usinagem com vários eixos para serem acessados.

2. Cortes inferiores externos

Esses rebaixos são encontrados na parte externa de um componente e são um pouco mais fáceis de acessar, mas exigem atenção especial. Uma fenda abaixo de uma protuberância, um buraco em um ombro.

3. Ranhuras em T e encaixes

Um recurso comum que pode precisar de usinagem de rebaixo são as ranhuras em T. Elas são empregadas em várias peças industriais para fixar ou guiar.

Todos eles precisam ser usinados de forma diferente, mas também necessitam de caminhos de ferramenta e tipos de ferramenta não padronizados.

Ferramentas especializadas para usinagem de corte inferior

A usinagem desses recursos chega aos fabricantes por meio de uma ampla seleção de opções de ferramentas CNC capazes de alcançar ângulos ocultos ou difíceis:

• Fresas Lollipop (fresas de topo para rebaixamento): Eles têm uma cabeça contornada e uma haste longa e, portanto, podem ficar atrás de saliências ou em aberturas.
• Cortadores de rabo de andorinha: Aplicável para cortar rebaixos em ângulo, por exemplo, em ranhuras em T ou em cauda de andorinha.
• Cortadores de assento de chave: Eles se destinam a cortar ranhuras estreitas ao longo de eixos ou ranhuras deslocadas em relação ao restante do percurso da ferramenta.

Na usinagem de metais CNC de precisão, a seleção da ferramenta adequada não se baseia apenas no tamanho, mas o material, a rigidez da ferramenta, o alcance e os detalhes de vibração são todos elementos que contribuem para um resultado bem-sucedido. A seleção inadequada de um cortador pode resultar em perfuração da ferramenta, acabamento inadequado da superfície ou até mesmo quebra da ferramenta.

Por que a usinagem de rebaixos é importante na fabricação de metais com CNC de precisão

Quando se trata de usinagem de metais CNC de precisãoEm um projeto mecânico, a prioridade é encontrar um componente altamente funcional e preciso. No projeto mecânico, os rebaixos são comumente usados quando um objetivo importante deve ser alcançado, como a capacidade de montar peças, distribuir tensões ou mover-se entre peças que fazem interface.

Um exemplo são as máquinas aeroespaciais ou médicas em que altas tolerâncias e ajustes precisos são fundamentais; pode-se usar rebaixos como caminhos ou folgas para permitir os componentes internos sem sacrificar as dimensões externas. Eles também são capazes de facilitar mecanismos de travamento, vedações ou inovações de design que, de outra forma, seriam inacessíveis com recursos padrão.

Com a natureza de alta precisão da fabricação nessas condições, negligenciar a função da usinagem de rebaixos pode levar a uma funcionalidade prejudicada, a uma integridade estrutural prejudicada ou a uma remanufatura dispendiosa. Isso se deve ao fato de que não se trata apenas de um detalhe de design, mas de um recurso estratégico que pode determinar o desempenho geral do produto.

Usinagem de rebaixos em prototipagem versus produção

Os cortes inferiores são muito diferentes em Usinagem CNC de protótipos e produção em massa.

Durante a prototipagem, não é incomum que se busque validar a forma, o ajuste e a função. Os cortes inferiores também podem ser adicionados para testar detalhes de montagem ou para simular a versão moldada por injeção de uma peça. A prototipagem desses projetos deve equilibrar precisão e rapidez; no entanto, a maioria dos projetos será de loop rápido.

No caso da produção, por outro lado, a ênfase tem sido na repetibilidade e na eficiência de custos. Rebaixos injustificados/supérfluos em um projeto podem criar um gargalo, aumentando o tempo de ciclo e a vida útil da ferramenta. Por esse motivo, muitos fabricantes recomendam que, sempre que possível, as geometrias das peças sejam alteradas para evitar a possibilidade de um rebaixo.

Aplicações reais de usinagem de rebaixamento

Em todos os setores, a usinagem de rebaixos não é um processo esotérico, mas sim um recurso necessário no projeto de muitos produtos. Esses exemplos incluem os seguintes:

• É comum na setor aeroespacial para precisar de geometrias de intertravamento, como recessos internos, ranhuras, etc., que permitam a economia de peso e a estabilidade estrutural.
• Os implantes ortopédicos ou implantes cirúrgicos são objetos médicos que possuem seções rebaixadas para obter encaixes seguros e agarramento ergonômico.
• Conectores automotivos e os invólucros de conexão incluem funções de encaixe ou travamento por torção que dependem de ranhuras inferiores.
• Eletrônicos de consumo têm ranhuras internas que foram projetadas com um apelo estético ou funcional; elas não podem ser moldadas, mas devem ser usinadas para garantir a montagem adequada.

Em ambas as situações, a precisão não é uma opção. Em Usinagem de metais CNC de precisãoEm peças de missão crítica, um rebaixo usinado abaixo do padrão pode falhar mecanicamente ou custar muito mais para ser retrabalhado do que o dinheiro economizado com atalhos.

Desafios que o Undercuts apresenta no projeto e na produção de CNC

Os cortes inferiores podem parecer simples em um desenho CAD, mas causam vários problemas em uma área de usinagem CNC. Estar ciente dessas dificuldades será a chave para criar seções superiores e mais gerenciáveis.

1. Acessibilidade da ferramenta

As fresas de topo padrão não conseguem fazer cantos ou passar por trás de saliências. A usinagem de rebaixos requer ferramentas especializadas, como fresas de ranhura em T, fresas de topo tipo pirulito ou fresas de cauda de andorinha, cada uma com suas limitações.

2. Variedade limitada de ferramentas

A flexibilidade das ferramentas de corte inferior CNC é mais limitada do que a das ferramentas mais convencionais, e a disponibilidade de ferramentas pode não ser universal em todas as regiões e fornecedores. Isso pode influenciar o custo e o prazo de entrega.

3. Caminhos de ferramentas complexos

A usinagem de rebaixos exigirá máquinas CNC de múltiplos eixos ou dispositivos angulares para produzir um caminho de ferramenta eficaz. Isso aumenta a complexidade e a duração da programação.

4. Aumento dos custos de produção

Devido às ferramentas e configurações não padronizadas utilizadas nos cortes inferiores, isso acarreta um custo maior, tanto em termos de tempo quanto de ferramentas. Cada operação extra ou troca de ferramenta aumenta o custo de fabricação.

Dicas especializadas de projeto de usinagem CNC para gerenciar ou evitar cortes inferiores

A usinagem CNC requer um importante princípio de projeto: a capacidade de fabricação de um projeto. Os seguintes especialistas dicas sobre projeto de usinagem CNC ajudará a diminuir a complexidade do corte inferior:

1. Evite cortes inferiores quando possível

Em geral, deve-se evitar o uso de ferramentas de corte inferior no torno, exceto quando houver alguma necessidade funcional. Não é incomum descobrir que a mesma coisa pode ser fornecida como recursos de fundo plano ou em projetos com lados abertos, com menos dificuldade de usinagem associada.

2. Use furos passantes em vez de ranhuras cegas

Sempre que possível, passe uma bolsa ou canal pela peça. As características de rebaixamento podem ser totalmente evitadas por meio de furos.

3. Maximizar a acessibilidade

Redesenhar as características da peça para oferecer melhor acesso às ferramentas. Isso pode envolver a criação de ranhuras mais largas ou cavidades mais rasas para acomodar fresas de topo normais.

3. Escolha a ferramenta certa desde o início

Nos casos em que os rebaixos são inevitáveis, a escolha da ferramenta de rebaixamento correta é uma dor de cabeça mais tarde no processo de projeto. Fresas de topo de rebaixo, cortadores de cauda de andorinha e ferramentas de pirulito são outras ferramentas que você precisa considerar no projeto e nas estimativas de custo.

4. Colaboração com um profissional de CNC

Trabalhe com sua oficina de máquinas CNC no processo de projeto. Os maquinistas sênior podem aconselhar sobre soluções alternativas ou sugerir alterações no projeto que não prejudiquem a funcionalidade, mas que possam reduzir as despesas.

Perguntas frequentes (FAQ)

Qual é a ferramenta de usinagem para os cortes inferiores de uma peça CNC?

A usinagem de rebaixos é obtida com o uso de ferramentas especializadas de corte de rebaixos, como cortadores de pirulito, cortadores de ranhura em T e cortadores de cauda de andorinha. As formas dessas ferramentas são especiais para permitir que elas acessem características posteriores ou desenvolvam uma geometria interna complexa. As ferramentas padrão em máquinas CNC de múltiplos eixos também podem alcançar cortes inferiores trabalhando em ângulos não padronizados.

Como o undercut pode afetar o custo e o tempo da usinagem CNC?

Os cortes inferiores tendem a aumentar muito o custo e o tempo da usinagem CNC. Eles geralmente exigem:

Ferramentas especiais que podem ser caras.

• São necessárias várias configurações ou uma configuração de 5 eixos para alcançar a geometria.
• Desempenho de corte ruim devido a problemas de alcance e vibração da ferramenta.
• Esses fatores contribuem não apenas para o tempo de ciclo, mas também para o custo total de produção.

É possível fazer cortes inferiores na usinagem CNC de alumínio?

O alumínio é adequado para a usinagem de rebaixos por ser muito macio e fácil de usinar. No entanto, sempre é necessário planejamento, pois é preciso evitar a deflexão das ferramentas, o acúmulo de cavacos e acabamentos de superfície ásperos nos cortes inferiores. Os cortes inferiores de alumínio podem ser feitos com muita precisão com os equipamentos e preparações adequados.

Quais são os erros comuns no design de rebaixos?

Os erros a seguir são comuns:

• Projetar cortes inferiores mais profundos ou mais estreitos do que as ferramentas disponíveis.
• Negligenciar a disponibilidade de ferramentas leva a peças não usináveis.
• A incapacidade de estimar o custo e o tempo adicionais da usinagem de cortes inferiores prejudica.
• Falha na comunicação com os operadores de máquinas na fase de projeto.
• Esses erros geralmente causam retrabalho, atrasos ou aumento de despesas.

A usinagem CNC de protótipos pode incluir cortes inferiores de forma eficiente?

Sim, mas a eficiência é determinada pela abordagem. Os protótipos desenvolvidos no início do processo de desenvolvimento podem empregar uma geometria mais simples (redução de rebaixos), mas podem ser projetados com rebaixos usando usinagem de 5 eixos ou montagens modulares. O truque é encontrar o equilíbrio certo entre testes funcionais e capacidade de fabricação para manter os primeiros protótipos simples.

Conclusão

A usinagem de rebaixos é um recurso focado em projetos CNC que equipam o abismo da funcionalidade e da capacidade de fabricação. Não importa se você trabalha com usinagem de metal CNC de precisão, usinagem CNC de alumínioNa usinagem CNC de protótipos, o conhecimento de como projetar, ferramentar e usinar cortes inferiores de forma eficaz pode não apenas economizar tempo e custos, mas também produzir peças com melhor desempenho.

Adotando sugestões inteligentes de projeto de usinagem CNC, trabalhando em estreita colaboração com seus parceiros de usinagem e aproveitando as ferramentas adequadas e as práticas recomendadas, os rebaixos podem se tornar seu novo melhor amigo na caixa de ferramentas de engenharia, em vez de um obstáculo caro.

Quando tratados corretamente, os cortes inferiores podem fazer muito mais do que tornar seu projeto compatível com a fabricação; eles permitem que ele seja excelente.