Quais materiais não podem ser usinados por CNC? Os erros mais comuns cometidos por engenheiros.

A usinagem CNC é um processo de fabricação subtrativa amplamente utilizado para produzir peças complexas. De componentes de alumínio e liga de titânio de grau automotivo às peças plásticas que usamos diariamente, as peças usinadas por CNC são parte integrante de nossas vidas. No entanto, a usinagem CNC não é uma solução universal. Este artigo explorará os materiais que não são adequados para usinagem CNC.

Limitações da usinagem CNC em termos de materiais

CNC significa "Controle Numérico Computadorizado" e envolve o uso de ferramentas de corte rotativas de alta velocidade para fresar e furar metal. Esse processo subtrativo impõe exigências fundamentais à rigidez e à resistência ao calor do material.

Por exemplo, se um material for muito rígido, pode acelerar o desgaste da ferramenta e comprometer a estabilidade do corte. Isso não só aumenta os custos rapidamente, como também afeta a precisão da usinagem das peças.

Durante a fresagem CNC, o atrito entre a peça e a ferramenta de corte gera calor. Se a própria peça não tiver resistência térmica suficiente, poderá deformar-se devido à dilatação térmica. Como as peças usinadas por CNC geralmente têm requisitos de precisão rigorosos, esse resultado é inaceitável.

 

Materiais não adequados para usinagem CNC

Os materiais que não são adequados para usinagem CNC são limitados principalmente por suas propriedades físicas, como alta elasticidade e natureza composta. Nesta seção, apresentarei diversos tipos de materiais e explicarei por que eles não são adequados para usinagem CNC.

Tabela: Materiais não adequados para usinagem CNC

MateriaisTipo	Materiais	Causa
Materiais não metálicos altamente elásticos	Silicone, poliuretano macio, TPE (elastômero termoplástico)	Altamente elástico, deforma-se facilmente.
Materiais frágeis de alta dureza (cerâmica e vidro)	Cerâmica de óxido de alumínio, vidro de quartzo, porcelana industrial, vidro temperado	Frágil, propenso a rachaduras, alto desgaste da ferramenta
Compósitos de fibra de carbono	CFRP (polímero reforçado com fibra de carbono)	Abrasivo, risco de delaminação, perigo de poeira
Metais extremamente macios e pegajosos	Ouro de alta pureza, chumbo macio, estanho	Muito macio, gruda na ferramenta, deforma-se facilmente.
Espumas porosas de baixa densidade	Esponja, plásticos de espuma, materiais espumados	Compressível, não usinável com precisão.
Materiais não homogêneos	Madeira natural com nós, materiais reciclados, tábuas laminadas.	Densidade irregular, força de corte instável

Materiais não metálicos altamente elásticos

Esses materiais oferecem excelente flexibilidade e resiliência, sendo comumente utilizados em vedações industriais, isolamento de vibrações e bens de consumo macios. Exemplos típicos incluem silicone, poliuretano macio e diversos elastômeros termoplásticos (TPE).

A LVMA CNC processa esses materiais usando corte por matriz ou moldagem por injeção.

Causa: Durante a usinagem CNC, esses materiais tendem a se esticar ou deformar quando expostos a ferramentas de corte que giram rapidamente, resultando em superfícies usinadas ásperas e irregulares e dificultando a obtenção das tolerâncias desejadas.

Materiais frágeis de alta dureza (cerâmica e vidro)

Embora esses materiais possuam excelente resistência ao calor e estabilidade química, suas estruturas cristalinas são extremamente frágeis e carecem da ductilidade encontrada nos metais. Exemplos comuns incluem diversas cerâmicas industriais, quartzo, porcelana decorativa e vidro temperado que passou por tratamento térmico para aumentar sua resistência. Comparados à usinagem CNC, esses materiais são mais adequados para processos como corte a jato de água e usinagem ultrassônica.

CausaUma vez aplicadas as forças de corte mecânicas da usinagem CNC, microfissuras podem se formar facilmente na superfície, levando ao lascamento ou à fragmentação completa da peça. Além disso, a alta dureza do material pode causar o desgaste prematuro da ferramenta de corte.

Compósitos de fibra de carbono

Este é um novo tipo de material estrutural leve, criado pela união de fibras de carbono de alta rigidez com uma matriz de resina. É frequentemente utilizado na aviação, em competições automobilísticas e em equipamentos esportivos de alta performance, onde peso e resistência são fatores críticos. Este material é geralmente processado por meio de moldagem por compressão e corte a laser.

CausaA fibra de carbono apresenta extrema resistência à abrasão quando Fresagem CNC, causando o desgaste rápido das ferramentas. Além disso, a usinagem frequentemente resulta em delaminação e rasgos entre as camadas, e a poeira fina condutora resultante representa um risco à saúde dos operadores.

Metais extremamente macios e pegajosos

Devido à sua estrutura atômica interna, esses metais exibem ductilidade extremamente alta e dureza à compressão muito baixa. Como possuem boa fluidez no estado fundido, normalmente utilizamos a fundição de precisão. Exemplos conhecidos incluem chumbo, estanho e ouro maciço de alta pureza. Se o objetivo for produzir peças com paredes finas, pode-se utilizar a estampagem.

CausaQuando ferramentas CNC realizam cortes em alta velocidade, esses metais não apenas deixam de formar cavacos limpos, mas, devido ao calor e à pressão, tornam-se pegajosos e aderem à aresta de corte como uma pasta fina. Eles podem até se deformar imediatamente quando presos em morsas ou dispositivos de fixação, pois não suportam a força de aperto.

Espumas porosas de baixa densidade

A principal característica desses materiais é que seus interiores são preenchidos com inúmeras bolsas de ar. Embora possuam um grande volume, sua rigidez estrutural geral é extremamente baixa, tornando-os altamente compressíveis. Exemplos comuns incluem espuma de poliuretano e espuma de poliestireno expandido. Normalmente, recomendamos eletroerosão a fio, corte a laser ou corte personalizado para maior eficiência de corte.

CausaQuando uma ferramenta CNC tenta cortar esse material, a compressão faz com que ele se contraia continuamente para dentro. Assim que a ferramenta é retirada, o material retorna à sua forma original, resultando em dimensões de corte completamente incontroláveis. Em casos graves, pode ocorrer fusão localizada devido ao calor gerado pelo atrito da rotação em alta velocidade.

Materiais não homogêneos

Esses materiais geralmente apresentam variações significativas na densidade física e dureza em diferentes seções devido a padrões de crescimento natural, métodos de processamento rudimentares ou contaminação por materiais reciclados. Exemplos incluem toras naturais com nós, plásticos reciclados contendo matéria estranha desconhecida e painéis laminados com camadas de adesivo aplicadas de forma irregular. Para esses materiais, geralmente recomenda-se o uso de máquinas manuais tradicionais para processamento em baixa velocidade. No entanto, materiais de madeira com textura uniforme podem ser usinados superficialmente usando máquinas CNC.

CausaQuando um fuso CNC está girando em alta velocidade, se ele repentinamente cortar de uma área de baixa densidade para um nódulo de alta dureza ou um objeto estranho, a força de corte aumentará instantaneamente. Esse impacto imprevisível pode facilmente causar vibrações severas na máquina ou até mesmo resultar diretamente na quebra da ferramenta ou danos ao equipamento.

Conclusão

A seleção do material adequado é crucial para a usinagem CNC. Se o material for inadequado para a usinagem CNC, isso pode levar a uma série de problemas, incluindo desgaste excessivo da ferramenta, tempos de usinagem prolongados, ferimentos e falha em atingir os resultados de projeto pretendidos. Escolher o material certo para sua peça é o primeiro passo na usinagem CNC.

Se você tem um projeto em andamento e não tem certeza de qual material escolher, clique no botão abaixo para enviar uma consulta. Os engenheiros da LVMA CNC analisarão sua peça imediatamente e fornecerão recomendações de materiais adequados.

Perguntas frequentes

Quais são as limitações da usinagem CNC?