Você já se perguntou como peças complexas de aviões, carros ou até mesmo instrumentos médicos são fabricadas com precisão milimétrica e em alta velocidade? O segredo está em uma tecnologia que revolucionou a manufatura global: o CNC, ou Controle Numérico Computadorizado.
O mercado global de máquinas CNC deve ultrapassar US$ 93 bilhões em 2024, conforme publicação na Metalworking World Magazine, tudo isso impulsionado pela busca constante por automação e eficiência
Confira neste post o conceito de CNC, para que serve, quais os tipos de comandos e outras informações sobre o assunto!
O que significa a sigla CNC?
A sigla CNC significa Comando Numérico Computadorizado (do inglês, Computer Numerical Control). Trata-se de um sistema de automação programável que controla o movimento e as operações de máquinas-ferramenta por meio de um computador integrado.
Em vez de depender da intervenção manual de um operador para cada etapa, o CNC usa códigos numéricos e alfanuméricos para ditar com precisão os movimentos dos eixos da máquina, a velocidade de corte, a troca de ferramentas e outras funções.
Onde surgiu CNC?
O sistema CNC surgiu na década de 1940, desenvolvido pelo Laboratório de Servo Mecanismo do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), com a colaboração da Força Aérea americana e da Parsons Corporation of Traverse City, impulsionado pela necessidade de fabricar equipamentos complexos com menor custo e maior precisão.
Qual a função do CNC?
A função principal do CNC é automatizar e otimizar os processos industriais. Seu funcionamento envolve a conversão de projetos digitais em instruções programadas por meio de um software CAM.
Esse código é então lido e interpretado pelo controlador CNC, que envia sinais elétricos para os motores da máquina.
Esses motores movem os eixos da máquina e guiam a ferramenta de corte ou o material para executar os processos de usinagem necessários.
Principais componentes de máquinas CNC
Essas máquinas são compostas por diversos componentes mecânicos, como guias lineares e fusos de esfera, que asseguram movimentos suaves e precisos dos eixos (X, Y, Z e rotacionais).
O sistema de acionamento é formado por servomotores ou motores de passo, que recebem comandos do controlador e movem os eixos, e por drivers que controlam a potência e a velocidade desses motores.
O controlador CNC é o “cérebro” da máquina, que interpreta o código G (linguagem de programação) e o converte em sinais elétricos para os motores, além de gerenciar todas as funções operacionais através de um painel de controle.
O sistema de feedback (como encoders e réguas ópticas) monitora a posição exata de cada eixo em tempo real, e envia os dados ao controlador para correção de desvios e garantia da precisão.
Por fim, o magazine de ferramentas e o trocador automático de ferramentas permitem que a máquina selecione e utilize diferentes ferramentas de corte conforme a necessidade do processo.
Tipos de máquinas CNC
As máquinas CNC são diversas e especializadas para diferentes aplicações. Vejamos os principais tipos e suas respectivas funções:
- Fresadoras e mini fresadoras: cortam/moldam peças com ferramenta rotativa em múltiplos eixos.
- Tornos: moldam peças cilíndricas giratórias com ferramenta estacionária.
- Centros de usinagem: multifuncionais (fresagem, furação, rosqueamento) com troca automática de ferramentas.
- Corte a laser: cortam/gravam materiais com feixe laser de alta precisão.
- Corte a plasma: cortam metais condutores com jato de plasma quente.
- Eletroerosão (EDM): removem material por descarga elétrica (sem contato), para peças duras/complexas.
- Impressoras 3D: constroem objetos 3D camada por camada, depositando material.
- Jato de água: cortam materiais diversos com jato de água de alta pressão (com/sem abrasivo).
Benefícios do uso de máquinas CNC
As máquinas CNC oferecem várias vantagens para a indústria moderna. Segue alguns de seus benefícios:
Redução de erros
As máquinas CNC minimizam significativamente os erros humanos e de medição devido a sua automação e precisão digital.
Qualidade e desempenho
O controle rigoroso dos parâmetros de usinagem e a repetibilidade inerente ao CNC garantem uma consistência de alta qualidade em todas as peças produzidas.
Diminuição de desperdícios
A otimização do uso de matéria-prima, cortes precisos e a redução de peças defeituosas proporcionadas levam a uma diminuição de desperdícios, o que favorece a produção e a sustentabilidade industrial.
Agilidade nas linhas de produção
A capacidade de operação contínua, a alta velocidade de usinagem e a automação de tarefas repetitivas permitem que essas máquinas acelerem o ciclo de produção e aumentem a vazão e a eficiência das linhas industriais.
Flexibilidade nas operações
A facilidade de reprogramação e a capacidade de alternar entre diferentes designs de peças sem grandes reconfigurações físicas conferem às máquinas CNC uma ótima flexibilidade operacional para a produção industrial.
Onde o CNC é usado? Principais aplicações
Do chão de fábrica ao laboratório de pesquisa, a tecnologia CNC é a espinha dorsal da manufatura moderna. Descubra suas principais aplicações e como ela impulsiona a inovação em diversos setores!
- Indústria automotiva: fabricação de blocos de motor, peças de transmissão, moldes para carrocerias e componentes de precisão.
- Aeroespacial: produção de turbinas, asas, componentes estruturais complexos e peças de alta resistência.
- Médica e odontológica: criação de implantes, próteses, instrumentos cirúrgicos e moldes dentários personalizados.
- Eletrônica: usinagem de carcaças para dispositivos, placas de circuito impresso (PCBs) e componentes de precisão.
- Fabricação de moldes e matrizes: produção de moldes para injeção plástica, fundição e estampagem.
- Móveis e marcenaria: cortes precisos em madeira, MDF e outros materiais para móveis, portas e elementos decorativos.
- Joalheria: criação de designs complexos, gravação e corte de metais preciosos.
- Educação e pesquisa: prototipagem rápida e desenvolvimento de novas tecnologias em laboratórios e universidades.
Como usar o torno CNC?
Um torno operado por CNC é uma aplicação muito comum nas indústrias, pois ele permite a fácil produção de peças complexas, o que é uma tarefa mais árdua para tornos manuais.
Ainda assim, o torno CNC necessita de um operador com conhecimento básico de usinagem para atuar adequadamente. Confira esse passo a passo resumido com técnicas comuns para o uso da máquina:
- Instale um software com os programas de produção para uso no torno;
- Carregue a peça no torno, conferindo se o mandril ou a pinça exerce um controle apertado sobre a peça;
- Carregue as ferramentas e as ranhuras de torre necessárias;
- Ligue a refrigeração movendo o bico para que o líquido de arrefecimento atinja a extremidade da ferramenta (este passo deve ser repetido para cada ferramenta);
- Determine os deslocamentos das ferramentas, registre suas posições, defina o equilíbrio X e Z e, se necessário, grave o raio da ponta de ferramentas de corte;
- Defina o deslocamento do ponto 0;
- Execute o programa da peça e monitore o trabalho.
Quais os tipos de comandos CNC?
Os tipos de comandos CNC estão relacionados às trajetórias, ou seja, aos deslocamentos dos eixos básicos das máquinas de comando numérico. Eles dividem-se em:
- Interpolação linear – O sistema calcula um grupo de posições intermédias no decorrer de um segmento de reta definido entre os pontos inicial e final. Os movimentos de cada um dos eixos corrigem-se durante o deslocamento. Assim, a trajetória não é desviada mais do que o limite permitido.
- Interpolação circular – O sistema calcula as posições intermédias ao longo do segmento circular determinado entre os pontos inicial e final, com os movimentos corrigindo-se constantemente, sem que a trajetória se desvie do arco de circunferência, além da tolerância estipulada.
O que é função modal CNC?
Uma função modal em CNC é um comando (geralmente um código G) que, uma vez programado, permanece ativo e influencia todas as operações subsequentes até ser explicitamente cancelado ou substituído por outro comando de sua mesma categoria.
Em contrapartida, uma função não modal é um comando de efeito único, que se aplica apenas à linha de programação em que é declarado e não persiste para as linhas subsequentes.
Quais os sistemas de programação CNC utilizados atualmente?
Atualmente, os sistemas de programação CNC se dividem principalmente em três categorias. A programação manual (código G/M) envolve a escrita direta de comandos textuais, ideal para operações simples como furações ou torneamentos básicos, ela exige conhecimento detalhado da máquina.
A programação conversacional, presente em controles como Haas IPS ou Mazatrol, permite ao operador criar programas diretamente na máquina através de menus interativos, isso facilita a produção de peças únicas ou pequenos lotes sem software externo.
Por fim, o software CAD/CAM é o mais avançado, onde o CAD cria o modelo 3D da peça e o CAM gera e simula as trajetórias de ferramenta, exportando o código G, sendo indispensável para geometrias complexas, usinagem multi-eixos e produção em massa, como na fabricação de componentes aeroespaciais ou moldes automotivos.
Como funciona a manutenção em CNC?
A manutenção em máquinas CNC abrange principalmente três tipos: a manutenção preventiva, que envolve inspeções regulares, limpeza, lubrificação e calibração de componentes conforme um cronograma definido para evitar falhas; a manutenção preditiva, que utiliza tecnologias como análise de vibração, termografia e monitoramento de fluidos para antecipar problemas antes que ocorram, permite intervenções programadas; e a manutenção corretiva, que é a reparação de falhas inesperadas para restaurar a funcionalidade da máquina.
O objetivo é minimizar o tempo de inatividade, otimizar o desempenho e prolongar a vida útil do equipamento.
O que considerar ao implementar sistemas CNC?
Ao implementar sistemas CNC, você pode considerar diversos fatores, como:
- Custo: avalie o investimento inicial (máquina, software, ferramentas), custos operacionais (energia, consumíveis) e de manutenção.
- Treinamento: planeje a capacitação de operadores, programadores e equipe de manutenção para o uso e cuidado adequados.
- Manutenção: estabeleça um plano de manutenção preventiva, preditiva e tenha acesso a peças de reposição e suporte técnico.
- Software: escolha o software CAD/CAM adequado às necessidades de design e usinagem, considere sua compatibilidade e funcionalidade.
- Infraestrutura: verifique a adequação do espaço físico, fornecimento de energia, ventilação e condições ambientais.
- Integração: avalie como o CNC se integrará aos processos de produção existentes e sistemas de gestão (ERP).
- Segurança: Implementar protocolos e equipamentos de segurança para proteger os operadores e o ambiente de trabalho.
- Tipo de máquina: selecione o modelo e a capacidade da máquina CNC que melhor atendam aos requisitos de produção e materiais.
- Retorno sobre Investimento (ROI): projete os ganhos esperados em termos de produtividade, qualidade e redução de custos.
O que é um operador de CNC?
Um operador de máquinas CNC manuseia, programa e realiza a manutenção de máquinas de usinagem de Controle Numérico Computadorizado, como tornos e fresadoras.
Ele ainda interpreta ordens de produção e projetos ou desenhos técnicos de mercadorias, usa instrumentos de medição e faz as correções de deficiências e falhas nos processos.
O material que o profissional geralmente tem contato é algo ferroso e não-ferroso, mas também pode ser madeira, entre outros.
Dúvidas frequentes
Conheça as definições essenciais de usinagem e fresadoras controladas por computador.
O que é usinagem CNC?
É um processo de fabricação que substitui o controle manual tradicional, minimizando a intervenção humana e permitindo a fabricação de peças com geometrias complexas, essenciais para setores como automotivo, aeroespacial, médico e eletrônico.
O processo envolve três etapas principais: projeto (usando softwares CAD), programação (com softwares CAM) e usinagem propriamente dita, em que a máquina executa as operações conforme as instruções digitais fornecidas.
O que é fresadora CNC?
É um tipo de máquina de usinagem CNC que utiliza ferramentas de corte rotativas para remover material de uma peça. Ela é capaz de realizar operações como fresamento, furação e rosqueamento em múltiplos eixos, é ideal para criar superfícies planas, contornos complexos, ranhuras e cavidades em diversos materiais.
Conclusão
Em suma, a usinagem CNC representa um salto qualitativo e produtivo inegável para a indústria, pois garante maior velocidade, precisão e competitividade. Não fique para trás!
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