Conheça os processos de fabricação por usinagem

Descubra como a tecnologia está revolucionando a usinagem para oferecer soluções eficientes e econômicas para o seu negócio.

A indústria moderna depende profundamente da fabricação por usinagem, um processo essencial para a produção de uma vasta gama de produtos, peças e componentes. Embora o termo seja comum, muitas pessoas desconhecem sua essência e o papel vital que desempenha nos setores industriais.

É um método mecânico de remoção de material, utilizado para dar forma e acabamento à matéria-prima, seja ela metálica ou não. Em contraste com processos como moldagem e fundição, destaca-se por sua aplicação em uma variedade de indústrias, especialmente na metalurgia e mecânica.

Sua história remonta à pré-história, quando o homem utilizava materiais rudimentares para dar forma a objetos e produtos. No entanto, foi somente no século XIX que começou a tomar forma, impulsionada pelo desenvolvimento do aço rápido e das primeiras máquinas dedicadas à usinagem.

Os primeiros tornos mecânicos, surgidos nesse período, marcaram o início da produção industrial automatizada. Com o advento do motor no início do século XX, seguido pelo torno elétrico e, posteriormente, pelo torno automático na década de 1960, evoluiu rapidamente, tornando-se mais rápida e eficiente.

No entanto, a verdadeira revolução ocorreu em 1978 com a introdução do torno computadorizado (CNC). Essas máquinas são controladas por sistemas numéricos computadorizados, oferecendo uma precisão extraordinária, na ordem de um mícron (equivalente a 0,001 milímetro).

Esse nível de precisão, comparável ao tamanho de um grão de areia, definiu a era da Usinagem de Precisão, impulsionando avanços significativos na indústria moderna.

7 processos de usinagem

Esses métodos de fabricação são projetados para dar forma, dimensionar e proporcionar acabamento a uma ampla gama de materiais, desde metais até plásticos e compósitos. Eles são aplicados em diversos setores, incluindo automotivo, aeroespacial, eletrônico, médico e muitos outros, onde a precisão e a qualidade das peças são críticas para o desempenho e segurança dos produtos finais.

Ao explorar os princípios e técnicas da usinagem, podemos compreender melhor como os produtos são fabricados. Além de acompanhar como a tecnologia continua a evoluir para atender às demandas crescentes por componentes cada vez mais complexos e precisos na indústria moderna. Os principais estão a seguir!

1. Fabricação por usinagem

Resumidamente, a fabricação por usinagem é basicamente um conjunto de processos utilizados para transformar uma matéria-prima (bloco sólido) em uma peça, por meio do desgaste do material bruto e com o auxílio de equipamentos chamados de máquinas-ferramenta, as quais utilizam ferramentas de corte.

Com esse desgaste, são gerados os famosos cavacos – resíduos produzidos na fabricação por usinagem a partir do metal bruto.

A usinagem é considerada essencial para a indústria, inclusive por conta do custo-benefício que oferece e também pela flexibilidade de produção.

Esse processo pode trabalhar com diferentes tipos de materiais, mas o foco aqui é o setor metalmecânico, portanto, vamos falar com relação aos metais ferrosos e não ferrosos.

Diferentes indústrias utilizam a fabricação por usinagem, entre elas, naval, aeroespacial, eletrônica, de eletrodoméstico, automotiva, bélica, etc.

2. Aplainamento

Segundo a Usimanos Usinagem, o aplainamento consiste na retirada de um determinado material de uma superfície plana. Para isso, são utilizadas ferramentas de corte, que atuam por meio de movimentos alternados – uma vez avanço e uma vez recuo.

No entanto, a retirada do material da peça usinada acontece somente durante a fase de avanço da ferramenta.

“O aplainamento normalmente é usado para usinar estrias, chanfros, rebaixos e rasgos, ou para facear peças de grande comprimento”, explica a empresa.

Isso porque o aplainamento é indicado para a usinagem de medidas internas, uma vez que máquinas como tornos e fresas não conseguem desempenhar este papel.

“É realmente tão difícil usinar rasgos de chaveta internos com outras máquinas, que as plainas são muito conhecidas também como chaveteiras.”

3. Fresamento

Por sua vez, o fresamento é um processo da fabricação por usinagem que trabalha com uma fresadora.

Essa máquina-ferramenta é usada na retirada de material de uma superfície plana, com o diferencial de poder operar em áreas periféricas ou frontais à peça. A ferramenta utilizada é chamada de fresa.

Ao contrário do que acontece com o torneamento, no fresamento, a ferramenta é giratória e o avanço pode ser feito por ela, ao passo em que a peça se mantém fixa. Ou, o avanço pode acontecer pela mesa, cuja peça é encaixada, enquanto a ferramenta se mantém fixa.

Para a Usimanos, “o fresamento é fundamental para fabricar peças que apresentem qualquer superfície plana, como rebaixos, rasgos de chaveta, canais, chanfros não angulares, trilhos, dentes de engrenagens e cremalheiras. É útil também para fazer furos com precisão e realizar rosqueamento”.

4. Furação

O nome vem de um processo simples, no entanto, a furação é também um processo de fabricação por usinagem.

Neste caso, o objetivo é abrir, alargar ou dar acabamento aos furos das peças. Estes podem ser produzidos em diversas dimensões.

Brochamento

Já o brochamento é usado com o fim de remover alguns materiais da superfície da respectiva peça. Tudo acontece de maneira progressiva, ou seja, pela ação ordenada dos fios de corte de ferramentas multicortantes.

Tais ferramentas que, durante o processo se deslocam de forma retilínea, são conhecidas como brochas, feitas em aço e apresentam dentes, os quais formam uma série de elementos cortantes capazes de utilizar diferentes materiais.

5. Torneamento

Este processo é um dos mais importantes e conhecidos na fabricação por usinagem.

Para se ter uma ideia, diversas indústrias de usinagem trabalham exclusivamente com este serviço, tamanha a sua importância.

O torneamento trabalha com dois movimentos de rotação, combinando o da peça com o de avanço da ferramenta (de aresta única). Dessa forma, é possível produzir peças cilíndricas.

Esse processo tem três faces, torneamento longitudinal, faceamento e perfilamento, e é muito utilizado na fabricação de bens industriais, entre os quais parafusos, eixos de geometrias complexas e componentes – dos mais simples aos mais elaborados.

Segundo Alfredo Ferrari, Engenheiro Mecânico e Conselheiro do Instituto Mauá de Tecnologia e da ABIMAQ, o diferencial do torneamento é que ele acontece pelo arranque do material.

O engenheiro indica que “o êxito de um torneamento está na escolha correta do equipamento, em função da geometria e precisão das peças”.

6. Torneamento CNC

O torneamento CNC é uma forma avançada de torneamento controlada por computador (CNC), na qual a máquina-ferramenta gira a peça de trabalho enquanto a ferramenta de corte se move em múltiplos eixos para realizar operações complexas de usinagem.

Esse processo é amplamente utilizado na produção de peças cilíndricas e complexas com alta precisão.

7. Centro de Usinagem CNC

O centro de usinagem CNC é uma máquina-ferramenta altamente automatizada que pode realizar várias operações de usinagem, como fresamento, furação e rosqueamento, em uma única configuração.

Essas máquinas são ideais para a produção de peças complexas com alta precisão e repetibilidade.

Veja também: Tudo o que você precisa saber sobre torneamento!

4 itens fundamentais no processo de usinagem

No processo de usinagem, diversos elementos desempenham papéis essenciais para garantir a precisão, eficiência e qualidade do produto final. Aqui, destacamos quatro desses elementos fundamentais:

Cavaco

O cavaco refere-se à pequena porção de material removida da peça, frequentemente na forma de lascas ou fragmentos.

Sua forma, tamanho e coloração fornecem informações cruciais sobre as condições de corte, como velocidade, temperatura e desgaste da ferramenta. Um cavaco ideal é aquele que se desprende facilmente, sem gerar vibrações ou danificar a ferramenta.

Desbaste

O desbaste marca o estágio inicial onde a maioria do material excedente é removida da peça, aproximando-a da forma final desejada. Nessa fase, a ênfase recai sobre a rapidez, priorizando a remoção de grandes quantidades de material em um curto período. 

Geralmente, são empregadas ferramentas robustas e velocidades de corte mais elevadas.

Acabamento

O acabamento constitui a segunda etapa da usinagem, na qual a precisão e a qualidade superficial da peça são aprimoradas. Ferramentas mais finas e afiadas são utilizadas, permitindo um corte mais preciso e detalhado.

Nessa fase, a velocidade de corte é reduzida para minimizar vibrações e garantir um acabamento superficial liso e uniforme. O objetivo do acabamento é eliminar quaisquer imperfeições deixadas pelo desbaste e alcançar as tolerâncias dimensionais e de rugosidade especificadas.

Aresta de Corte

A aresta de corte é a parte da ferramenta responsável pelo contato com a peça e pela remoção do material. Sua geometria, material e qualidade exercem influência direta na qualidade do cavaco, na vida útil da ferramenta e no acabamento superficial da peça. Portanto, a escolha da aresta de corte adequada é crucial para o sucesso do processo de usinagem.

Aplicações dos processos de usinagem em diferentes indústrias

Os processos de usinagem desempenham um papel essencial em diversas indústrias, proporcionando a capacidade de fabricar componentes precisos e complexos para uma variedade de aplicações.

Essas aplicações destacam a importância crítica dos processos em diversas indústrias, onde a precisão, a qualidade e a confiabilidade das peças fabricadas são essenciais para o desempenho e a segurança dos produtos finais.

O avanço contínuo da tecnologia impulsiona a inovação e possibilita a fabricação de componentes cada vez mais complexos e sofisticados para atender às demandas exigentes desses setores industriais.

Indústria Automobilística

Na indústria automotiva, os processos de usinagem são amplamente utilizados para fabricar uma variedade de componentes críticos, incluindo motores, transmissões, sistemas de direção e chassis.

A usinagem é empregada para produzir peças como virabrequins, pistões, engrenagens, eixos e componentes de suspensão com alta precisão e resistência. A precisão e a confiabilidade dessas peças são fundamentais para garantir o desempenho, a segurança e a eficiência dos veículos.

Indústria Aeroespacial

No setor aeroespacial, os processos de usinagem são essenciais para fabricar componentes estruturais e de sistemas críticos para aeronaves e espaçonaves.

A usinagem é utilizada na fabricação de componentes de motores a jato, estruturas de asa, sistemas de controle de voo, componentes de trem de pouso, entre outros. Os materiais usados na indústria aeroespacial, como ligas de titânio e superligas de níquel, exigem técnicas avançadas de usinagem para alcançar tolerâncias rigorosas e acabamentos superficiais de alta qualidade.

Indústria Metalúrgica

Na indústria metalúrgica, os processos de usinagem são empregados para fabricar uma ampla variedade de produtos metálicos, incluindo peças fundidas, forjadas e laminadas.

Nesse caso, utiliza-se para dar forma, cortar e finalizar peças de metal para várias aplicações industriais e de consumo. As máquinas de usinagem são cruciais para produzir componentes precisos e personalizados, atendendo às demandas específicas dos clientes e dos projetos.

Indústria Eletrônica

No campo da eletrônica, os processos de usinagem são utilizados para fabricar componentes microscópicos e precisos, como conectores, dissipadores de calor, invólucros de dispositivos e placas de circuito impresso.

A usinagem de alta precisão permite a produção de peças com tolerâncias extremamente apertadas, essenciais para o funcionamento confiável e eficiente de dispositivos eletrônicos, desde smartphones e computadores até equipamentos médicos e sistemas de comunicação.

Avanços tecnológicos na usinagem

Os avanços tecnológicos têm revolucionado a qualidade e eficiência dos processos, proporcionando soluções mais eficazes para os negócios. A busca por maior precisão, produtividade e redução de custos tem impulsionado o desenvolvimento de novas técnicas e tecnologias na usinagem.

Um dos principais focos dos avanços tecnológicos é a melhoria da qualidade na usinagem. Novos materiais para ferramentas de corte, avanços em sistemas CNC (Controle Numérico Computadorizado), e a integração de tecnologias de monitoramento e controle de processos são exemplos de inovações que contribuem para peças usinadas com maior precisão dimensional, melhor acabamento superficial e menor taxa de retrabalho.

A automação e a digitalização estão transformando a maneira como os processos de usinagem são conduzidos.

Sistemas de fabricação integrados, robôs colaborativos (cobots) e soluções de manufatura aditiva estão sendo cada vez mais adotados para otimizar a produção, reduzir o tempo de ciclo e aumentar a flexibilidade das operações de usinagem.

Futuro da usinagem: tendências e inovações

Desde os primórdios da usinagem manual até os modernos sistemas de controle computadorizado, essa disciplina tem evoluído continuamente para atender às demandas crescentes da indústria.

Olhando para frente, algumas tendências e inovações promissoras estão transformando o cenário. A ascensão da manufatura aditiva (impressão 3D) está expandindo as possibilidades de design e fabricação de peças complexas com geometrias únicas e materiais avançados.

A integração de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina está impulsionando a automação e a otimização dos processos de usinagem, permitindo decisões mais inteligentes em tempo real e predições precisas de desempenho.

Além disso, a usinagem sustentável está ganhando destaque, com um foco maior na eficiência energética, redução de resíduos e uso de materiais ecológicos. Novas técnicas de resfriamento aprimoradas, como o uso de fluidos refrigerantes eco-friendly, estão sendo desenvolvidas para minimizar o impacto ambiental da usinagem.

Sem dúvida, esperam-se inovações tecnológicas e uma abordagem sustentável para impulsionar o desenvolvimento da indústria manufatureira.

Para saber mais sobre torneamento automático eficiente de peças de baixo custo, confira nosso artigo: Torneamento automático eficiente de peças de baixo custo. Explore como as novas tecnologias estão transformando o processo de torneamento para oferecer soluções mais eficazes e econômicas para o seu negócio