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Usinagem CNC para Fundições Personalizadas: Da Fundição Bruta à Peça Acabada
Criado em 09.15
Uma fundição pode parecer aceitável e ainda assim se tornar difícil de usinar.
A forma geral pode estar correta. O material pode atender à especificação. A fundição pode até passar na inspeção dimensional inicial.
Mas quando a usinagem começa, um conjunto diferente de perguntas surge.
Há tolerância de usinagem suficiente? A peça fundida bruta pode ser localizada e fixada de forma consistente? Os referenciais são práticos para a fundição real? Os furos acabados, as faces de montagem e os padrões de furos manterão as relações exigidas pelo desenho?
Para peças fundidas personalizadas, a usinagem CNC não deve ser tratada como algo que começa apenas depois que a fundição está pronta.
O melhor momento para pensar na usinagem é mais cedo — enquanto a fundição, a geometria final e os requisitos de fornecimento ainda podem ser considerados em conjunto.
Comece pela Peça Acabada
Ao revisar uma fundição personalizada, é fácil focar primeiro na forma bruta.
Mas o cliente não precisa de uma peça fundida simplesmente porque ela pode ser produzida.
O cliente precisa de uma peça acabada que possa montar, vedar, localizar, suportar ou mover conforme o pretendido.
Isso significa que o planeamento deve começar pelos requisitos finais.
Perguntas úteis incluem:
- Que superfícies precisam de maquinagem?
- Que furos ou cavidades são funcionalmente importantes?
- Que características podem fornecer datums de maquinagem fiáveis?
- Quais dimensões controlam a montagem?
- Existem superfícies de vedação ou montagem?
- Qual acabamento superficial é necessário?
- O cliente receberá uma peça bruta fundida, uma peça semimanufaturada ou um componente totalmente usinado?
As respostas ajudam a determinar o que a fundição precisa fornecer antes do início da usinagem CNC.
Uma peça fundida bruta e uma peça usinada acabada não são dois produtos não relacionados.
A primeira tem de proporcionar um ponto de partida fiável para a segunda.
O sobremetal para usinagem precisa de ser planeado
O sobremetal para usinagem é uma das partes mais básicas de um projeto de fundição e usinagem, mas também pode criar problemas quando é tratado com demasiada leviandade.
Um sobremetal demasiado pequeno pode deixar áreas que não podem ser totalmente limpas durante a usinagem.
Uma tolerância excessiva aumenta a remoção de material, o tempo de usinagem e o desgaste da ferramenta. Em algumas peças, a remoção desnecessária de material também pode tornar o controle do processo mais difícil.
A tolerância apropriada depende da peça e do processo.
Os fatores relevantes podem incluir:
- método de fundição;
- tamanho da peça;
- material;
- tolerância de fundição;
- condição da superfície;
- risco de distorção;
- datum de usinagem;
- tolerância final exigida.
A mesma tolerância não deve ser aplicada automaticamente a todas as superfícies.
Uma face de vedação, um furo de rolamento e uma superfície externa não funcional podem todos precisar de tratamentos diferentes.
A pergunta útil não é:
Quanto material extra podemos deixar?
É:
Quanto material é necessário para alcançar de forma confiável a geometria finalizada sem criar trabalho de usinagem desnecessário?
Sempre que possível, isso deve ser considerado antes da finalização do ferramental.
Um Bom Datum no Desenho Nem Sempre É um Bom Primeiro Datum de Usinagem
Um modelo CAD representa uma peça ideal.
Uma fundição real tem variação normal do processo.
Essa diferença torna-se importante quando a fundição é colocada em um dispositivo de fixação para usinagem.
O desenho finalizado pode definir um sistema de datum preciso, mas a primeira operação de usinagem ainda precisa de uma maneira prática de localizar a peça bruta.
Se as superfícies de localização iniciais forem instáveis, inconsistentes ou fortemente afetadas pela variação da fundição, as operações posteriores tornam-se mais difíceis de controlar.
Isso pode influenciar:
- posição do furo;
- espessura da flange;
- localização dos furos;
- espessura restante da parede;
- relações entre superfícies usinadas e superfícies brutas de fundição.
Por esse motivo, as referências de fundição e os datums de usinagem precisam ser considerados em conjunto.
Às vezes, uma operação inicial é usada para criar uma superfície de referência confiável para a usinagem de precisão posterior.
Em outros casos, dispositivos dedicados são necessários para localizar a peça fundida a partir de várias características repetíveis.
O objetivo não é simplesmente segurar a peça com segurança.
É estabelecer uma referência repetível a partir da qual as características acabadas críticas possam ser produzidas.
As relações entre características frequentemente importam mais do que uma única dimensão
Uma peça usinada acabada pode conter muitas dimensões controladas individualmente.
Mas problemas de montagem frequentemente vêm da relação entre essas dimensões.
Um furo de rolamento pode atender à sua tolerância de diâmetro.
Uma face de montagem também pode atender ao seu próprio requisito.
Mas se o furo não estiver corretamente posicionado em relação a essa face de montagem, a peça ainda pode falhar durante a montagem.
O mesmo pode acontecer com:
- dois furos relacionados;
- posições de eixo e rolamento;
- padrões de furos de parafuso;
- faces de vedação e características de localização;
- faces de montagem e linhas de centro;
- furos roscados em relação a datums.
É por isso que o planejamento de usinagem não deve se concentrar apenas em uma lista de dimensões individuais.
Deve identificar as relações entre características que determinam como a peça realmente funciona.
Essas relações frequentemente influenciam:
- sequência de usinagem;
- projeto de dispositivos de fixação;
- seleção de datum;
- método de inspeção;
- quais operações devem ser concluídas na mesma fixação.
Para fundidos personalizados, isso é especialmente importante porque as características acabadas estão sendo criadas a partir de um fundido, e não de material perfeitamente uniforme.
Fundição e Usinagem CNC Devem Ser Consideradas em Conjunto
Um arranjo comum de fornecimento é comprar a peça fundida de um fornecedor e enviá-la a outra empresa para usinagem.
Isso pode funcionar bem.
Mas também cria uma fronteira entre duas etapas de fabricação.
A fundição pode considerar a peça fundida aceitável de acordo com os requisitos de fundição, enquanto o fornecedor de usinagem posteriormente descobre que o sobremetal disponível, as superfícies de localização ou as posições das características tornam as dimensões finais difíceis de alcançar.
Nenhum dos lados pode estar completamente errado.
O problema pode simplesmente ser que a peça bruta fundida e a peça acabada não foram consideradas como um único plano de produção.
Analisar ambas as etapas em conjunto permite que várias questões sejam abordadas mais cedo:
- Há material suficiente nas superfícies usinadas?
- As tolerâncias de fundição são compatíveis com a configuração planeada?
- A peça pode ser fixada de forma consistente?
- Estão disponíveis datums adequados na fase correta?
- A maquinagem pode criar problemas locais de espessura de parede?
- Que características devem ser maquinadas na mesma configuração?
- O que precisa de ser inspecionado após operações críticas?
Isto não significa que todas as fundições tenham de ser maquinadas pelo mesmo fornecedor.
Significa que a relação entre fundição e maquinagem deve ser compreendida antes de a peça chegar à máquina.
Seja Claro Sobre o Âmbito da Maquinagem
A palavra “usinado” pode significar coisas muito diferentes em diferentes cotações.
Um fornecedor pode incluir apenas usinagem grossa.
Outro pode incluir furos acabados, roscas, faces de vedação e inspeção dimensional.
Um terceiro pode estar cotando apenas o fundido bruto.
Por esse motivo, a condição de fornecimento exigida deve estar clara.
Escopos típicos podem incluir:
- fundido bruto ou limpo;
- fundido com usinagem grossa;
- peça semi-usinada;
- peça totalmente usinada em CNC;
- peça acabada usinada e com tratamento superficial.
Para um orçamento significativo, o desenho ou a RFQ deve identificar quais áreas exigem usinagem e, quando relevante, as tolerâncias e acabamentos superficiais necessários.
Também é útil esclarecer se relatórios de inspeção, certificados de material, testes de pressão ou outra documentação são necessários.
Dois preços são difíceis de comparar quando os escopos de fornecimento são diferentes.
Um escopo de usinagem claro ajuda a evitar esse problema.
A Primeira Amostra Também É uma Verificação do Processo
Quando um novo projeto de fundição personalizada chega à produção de amostras, a primeira peça usinada está fazendo mais do que provar que uma peça pode ser feita.
Também está a testar o plano de produção.
A amostra pode mostrar se:
- a sobremetal de maquinagem é suficiente;
- a fundição pode ser localizada de forma consistente;
- os referenciais planejados funcionam na prática;
- o acesso do dispositivo de fixação é adequado;
- as dimensões críticas podem ser alcançadas;
- as relações entre características correspondem ao desenho;
- o método de inspeção é apropriado.
Se um problema aparecer, a pergunta útil não é apenas como corrigir essa amostra individual.
É se o processo precisa ser ajustado antes que a produção repetida comece.
Uma correção manual pontual pode produzir uma amostra aceitável, mas nem sempre é uma base confiável para as próximas cem ou mil peças.
Uma boa amostra deve, portanto, confirmar tanto a peça quanto a forma como ela será produzida.
A Produção Repetida Depende de Referências Repetíveis
Depois que uma amostra é aprovada, o próximo desafio é a consistência.
Para pedidos repetidos, o resultado da usinagem não deve depender de um operador lembrar como a primeira peça foi feita.
A produção estável normalmente depende de referências claras, que podem incluir:
- revisão do desenho aprovada;
- condição do ferramental;
- dispositivos de fixação para usinagem;
- estratégia de datum;
- programa CNC;
- pontos críticos de inspeção;
- alterações acordadas feitas após a aprovação da amostra.
Isto não significa que todo projeto personalizado precise de um sistema de controle complicado.
Significa que as decisões importantes de fabricação devem permanecer claras quando o próximo lote for produzido.
Uma alteração em um desenho, tolerância, característica usinada ou condição do material pode exigir que o processo de usinagem seja reavaliado.
A produção repetida torna-se mais fácil quando tanto a base da fundição quanto a base da usinagem permanecem consistentes.
O que analisamos antes de usinar uma fundição personalizada
Na Unna Metal, trabalhamos com fundições personalizadas e peças usinadas em CNC com base em desenhos, modelos, amostras e requisitos técnicos do cliente.
Quando a usinagem faz parte do projeto, analisamos o desenho finalizado em conjunto com os requisitos da fundição, em vez de tratar a usinagem CNC como uma etapa separada adicionada posteriormente.
Dependendo da peça, podemos considerar:
- sobremetal de usinagem;
- datums de fundição e usinagem;
- furos críticos e faces funcionais;
- relações entre características principais;
- viabilidade do dispositivo de fixação;
- sequência de usinagem;
- condição de fornecimento necessária;
- quantidade esperada;
- requisitos de inspeção.
O objetivo é direto: identificar os pontos que podem afetar a peça acabada enquanto ainda há tempo para resolvê-los.
Nem toda fundição precisa do mesmo plano de usinagem, e nem todo projeto se encaixará na mesma configuração de produção.
Entender isso desde cedo torna o orçamento, o desenvolvimento de amostras e a produção posterior mais úteis.
Comece pelo Desenho Final
Se o seu projeto exige tanto fundição quanto usinagem CNC, o desenho final geralmente é o melhor ponto de partida.
Envie o desenho 2D, o modelo 3D, o requisito de material, a quantidade e qualquer informação disponível sobre características usinadas críticas.
A partir daí, podemos avaliar os requisitos de fundição e usinagem em conjunto e identificar os pontos que precisam ser confirmados antes do orçamento, do ferramental ou da produção de amostras.
O objetivo é simples:
Planeje o fundido bruto para a peça acabada que o cliente realmente precisa.
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