Projeto para manufatura em usinagem CNC: guia técnico especializado

Um projeto CNC eficiente é a chave para equilibrar funcionalidade, custo e eficiência produtiva. Seguindo estas diretrizes, você evita desafios comuns de projeto, melhora a manufaturabilidade e simplifica o processo de produção. Da redução de paredes finas e cavidades profundas à definição de tolerâncias razoáveis, cada recomendação desta solução ajuda a facilitar a usinagem sem abrir mão da qualidade. Vamos ao que interessa!

1. Evite cavidades e canais profundos

A profundidade de cavidades e canais costuma ser limitada pelo diâmetro da ferramenta usada para usinar os cantos internos. Uma boa regra prática é manter a profundidade da cavidade dentro de 3-4 vezes o diâmetro da ferramenta, ou a profundidade do canal abaixo de 4 vezes a largura do recurso.

2. Projete raios internos maiores

Na usinagem CNC, todo corte interno gera cantos arredondados com raio igual à metade do diâmetro da ferramenta. Ferramentas menores, porém, aumentam o tempo de usinagem. Por eficiência, recomendamos que o raio do canto seja maior que um terço da profundidade usinada. O ideal é projetar os maiores raios internos possíveis e manter um raio uniforme em todas as arestas internas, para que a mesma ferramenta possa ser usada na usinagem.

Se raios grandes não puderem ser adotados por exigência do projeto (por exemplo, para acomodar um componente quadrado), considere as alternativas a seguir para evitar raios internos menores.

3. Evite paredes finas

Paredes finas tendem a vibrar durante a usinagem, especialmente em recursos mais altos. Para peças metálicas, recomenda-se espessura mínima de parede de 0,5-0,8 mm; para peças plásticas, de 1,0-1,5 mm. Se as paredes forem estruturais ou envolverem recursos altos, aumente a espessura proporcionalmente. Para projetos de parede fina que sejam realmente necessários, combinar usinagem CNC com rebitagem em chapa metálica é uma solução de bom custo-benefício.

Além disso, para peças em chapa com espessura de 6 mm ou menos, recomendamos projetar de acordo com as espessuras padrão de chapa disponíveis no mercado.

4. Evite furos profundos

Tanto em furos cegos quanto passantes, a profundidade não deve exceder quatro vezes o diâmetro do furo; o diâmetro mínimo é de 1 mm e furos em medidas padronizadas são preferíveis. Brocas padrão são eficientes e precisas, enquanto furos não padronizados exigem fresas de topo, elevando os custos. Nos furos cegos, lembre-se de que a broca deixa um ângulo cônico de 135° no fundo, ao passo que a usinagem com fresa de topo resulta em fundo plano.

5. Use roscas padronizadas

Ao projetar roscas, priorize medidas padronizadas: quanto maior a rosca, mais fácil de executar. O comprimento roscado não deve exceder três vezes o diâmetro do furo. Em roscas em furo cego, deixe pelo menos meio diâmetro de furo como profundidade extra no fundo.

Para furos roscados ou pinos de grande diâmetro, preveja um rebaixo no fundo da rosca para garantir o aperto total. Considere também usar insertos, como buchas roscadas helicoidais ou porcas de latão, mais duráveis que a rosca direta no material — sobretudo em alumínio ou plástico — e de fácil instalação.

6. Reduza o número de fixações

Para garantir a precisão de usinagem, reduza ao mínimo o número de fixações da peça. O ideal é concluir toda a usinagem em um único setup. Se a estrutura da peça exigir usinagem em orientações diferentes, podem ser necessários vários setups ou máquinas CNC multieixo, o que eleva os custos. Por exemplo, o projeto à esquerda abaixo exige duas fixações, enquanto o da direita pode ser concluído em uma só.

7. Evite recursos estéticos sem função

Recursos estéticos sem função, como polimento, anodização, pintura ou revestimento, acrescentam custos de pós-processamento. A menos que sejam necessários, evite esses detalhes para reduzir tempo e despesas de usinagem.

8. Evite projetar recursos muito pequenos

A maioria das máquinas CNC trabalha com diâmetro mínimo de ferramenta de 2,5 mm. Quanto menor o diâmetro da ferramenta, maior a chance de quebra, exigindo avanços mais lentos e aumentando o tempo de usinagem. A menos que seja indispensável, evite recursos muito pequenos. Na Sendot Technology, nossas máquinas CNC utilizam ferramentas com diâmetros de até 0,3 mm, alcançando raios de canto tão finos quanto 0,15 mm.

9. Evite recursos não usináveis

Nem todo recurso de projeto é viável em usinagem CNC. Furos fechados nas extremidades e furos em U, por exemplo, não podem ser usinados diretamente. Furos fechados nas duas extremidades precisam ser executados primeiro como furos cegos e, depois, fechados com um conjunto roscado na região superior. Já os furos em U exigem a divisão da peça em partes para serem executados.

10. Evite textos pequenos ou em alto-relevo

Para marcar números de peça ou logotipos, evite textos com desenho complexo. A gravação ou marcação a laser costuma ser a melhor opção. Se o fresamento do texto for necessário, prefira fontes em baixo-relevo em vez de alto-relevo, com profundidade não superior a 0,3 mm e tamanho de letra adequado.

11. Considere os rebaixos internos (undercuts)

Projetos com rebaixos internos, como rasgos em T e canais rabo de andorinha, exigem fresas específicas para rasgo em T. Os ângulos padrão de rabo de andorinha são 45° ou 60°. Garanta que a largura do rasgo em T na parte superior seja maior que o diâmetro da fresa, normalmente quatro vezes a profundidade de engajamento. Se o rebaixo fizer parte de um recurso passante, a usinagem lateral é possível. Em rabos de andorinha circulares com vedação, inclua um ponto de entrada com diâmetro correspondente à largura máxima do rabo de andorinha.

12. Evite raios externos nas arestas da peça

Para evitar que as peças sejam riscadas durante o manuseio ou a montagem, considere chanfros ou raios externos. Raios externos exigem fresas de ponta esférica ou ferramentas especiais em vários passes, enquanto um chanfro de 45° é concluído em um único passe com ferramenta de chanfrar. Por eficiência, priorize chanfros de 45° nas arestas da peça.

13. Defina tolerâncias de forma razoável

Em peças metálicas, as tolerâncias dimensionais não especificadas costumam atender à norma ISO 2768-fH, enquanto as peças plásticas seguem a ISO 2768-mK. Tolerâncias excessivamente apertadas aumentam a dificuldade e o tempo de usinagem. Especifique tolerâncias estreitas apenas quando realmente necessário. Para ajustes de montagem, peças metálicas normalmente alcançam tolerâncias de grau IT7, como H7 para furos e h7 para eixos. Quanto menor o grau de tolerância, maior a dificuldade de usinagem.

Aplicando estas dicas de projeto para usinagem CNC, você amplia a manufaturabilidade, reduz custos e ganha eficiência. Na Sendot Technology, nossa avançada capacidade de usinagem CNC e nossa equipe especializada estão prontas para transformar seus projetos em peças reais com precisão e qualidade. Seja para protótipos ou peças de uso final, entre em contato hoje mesmo e receba um DFM gratuito para o seu projeto!