A maioria dos problemas de maquinação CNC não acontece no chão de fábrica. Acontecem antes, num desenho em que falta uma indicação de tolerância, numa especificação de material escolhida sem verificar a maquinabilidade ou num ficheiro enviado sem uma impressão 2D. Na altura em que uma peça volta errada, os danos dispendiosos já estão feitos.
Este guia aborda os cinco erros que mais facilmente inflacionam o seu custo, prolongam o seu tempo de espera e aumentam a sua taxa de desperdício. Cada um deles pode ser evitado. Cada correção requer menos esforço do que um ciclo de revisão.
Erro 1: Especificar as tolerâncias sem pensar no custo
As tolerâncias mais dispendiosas são aquelas que não se pretendia especificar. A aplicação de ±0,01 mm a todas as dimensões do seu desenho acrescenta tempo de maquinação, tempo de inspeção CMM e desgaste da ferramenta a elementos que nunca entrarão em contacto com outra peça.
As tolerâncias não são gratuitas. Cada marcação apertada requer taxas de avanço mais lentas, passagens de inspeção adicionais e mudanças de ferramenta mais frequentes. Um desenho que especifica ±0,005 mm numa face cosmética tem o mesmo custo de maquinação que um desenho que o especifica num furo de precisão, mas apenas o furo o justifica.
A solução é uma estratégia de tolerância de dois níveis. Atribuir tolerâncias apertadas a superfícies de contacto, furos funcionais e caraterísticas posicionais que afectam a montagem. Deixar tudo o resto por defeito para um bloco de tolerância geral no bloco de título, normalmente ±0,1 mm para dimensões não críticas. Os engenheiros da Yicen Precision assinalam as caraterísticas com tolerância excessiva durante cada revisão DFM antes do início do corte. Esta conversa reduz frequentemente o orçamento em 15 a 20%.
Erros comuns de tolerância a evitar:
- Aplicar a mesma tolerância a todas as caraterísticas, independentemente da função
- Especificação da planeza ou da posição de indicações em faces não acopladas
- Esquecendo que a anodização de revestimento duro acrescenta 0,013 a 0,025 mm por superfície, o que afecta os ajustes do furo
- Utilização de tolerâncias bilaterais simétricas em caraterísticas em que apenas uma direção é funcionalmente crítica
Erro 2: Escolher o material com base no custo por quilograma e não no custo por peça acabada
O preço da matéria-prima e o preço da peça maquinada são números diferentes. O titânio custa 6 a 8 vezes mais por quilograma do que o alumínio. Mas essa diferença aumenta para 10 a 15 vezes quando se tem em conta velocidades de corte mais lentas, maior consumo de ferramentas e tempos de ciclo mais longos.
Por vezes, os engenheiros especificam um material mais forte do que o exigido pelo caso de carga. Um suporte que sofre 150 MPa de tensão em serviço não precisa de titânio ou de aço inoxidável 17-4 PH. O alumínio 6061-T6 com 310 MPa de tração aguenta-se bem, trabalha 6 a 8 vezes mais rápido do que o aço e custa uma fração do preço da peça acabada.
A pergunta correta é: quais são os requisitos mínimos mecânicos, térmicos e de corrosão para esta peça em serviço? Comece pelo nível de desempenho e vá subindo. A Yicen maquina mais de 50 materiais em metais e plásticos de engenharia. Se não tiver a certeza, partilhe o caso de carga e o ambiente com a nossa equipa e recomendaremos a opção mais económica que cumpra as especificações. Ver a lista completa biblioteca de materiais.
Erros de seleção de materiais que aumentam o custo:
- Utilizar aço inoxidável onde o alumínio anodizado passaria o requisito de corrosão
- Especificação de titânio para suportes estruturais interiores quando o 7075-T6 é suficiente
- Escolher o PEEK quando o Delrin (POM) cumpre os requisitos de temperatura e desgaste com metade do custo do material
- Ignorar as classificações de maquinabilidade ao comparar graus de liga dentro da mesma família de metais
Erro 3: Enviar um ficheiro 3D sem um desenho 2D
Um ficheiro STEP mostra a sua geometria. Não comunica a intenção de tolerância, os requisitos de acabamento de superfície, as indicações de rosca ou as prioridades de inspeção. Sem um desenho 2D, o maquinista tem de adivinhar, e as suposições custam-lhe ciclos de revisão.
O modelo 3D define a forma. O desenho 2D define todas as intenções de engenharia que não são visíveis na geometria: quais os furos que precisam de ser mantidos a ±0,005 mm, onde é necessário um acabamento Ra 0,8 µm, se um furo roscado é M8×1,25 passante ou M8×1,25 cego a 20 mm, e qual a tolerância geral aplicável a caraterísticas não marcadas.
A apresentação de um ficheiro 3D sem um desenho 2D é a fonte mais comum de falhas no primeiro artigo em qualquer fornecedor de maquinagem. O maquinista interpreta. Por vezes, a interpretação é correta. Muitas vezes não é.
Apresentação de um ficheiro completo para Serviços de maquinagem CNC inclui:
- Modelo 3D STEP ou IGES (geometria primária)
- Desenho em PDF com: indicações de tolerância em caraterísticas críticas, bloco de tolerância geral, indicações de acabamento de superfície utilizando valores Ra, especificações de rosca (tamanho, passo, profundidade, cega ou passante), especificação de material e tratamento térmico, quaisquer requisitos de pós-processamento (tipo de anodização, especificação de passivação, espessura de revestimento)
Se a sua peça for simples e as tolerâncias não forem críticas, é aceitável um ficheiro 3D e uma breve nota escrita sobre o material e o acabamento. Mas para qualquer peça com ajustes funcionais, roscas seladas ou requisitos de inspeção regulamentares, o desenho 2D não é opcional.
Erro 4: Conceber funcionalidades que lutam contra o cortador
As ferramentas de fresagem CNC são cilíndricas. Não podem cortar cantos internos afiados, têm dificuldade em fazer ranhuras profundas e estreitas e deformam-se sob carga lateral excessiva. As peças concebidas sem estas limitações custam mais a maquinar e produzem frequentemente piores resultados do que um projeto revisto.
Os problemas mais comuns de DFM que a Yicen detecta:
Cantos internos afiados. Um canto de bolso interno quadrado requer EDM ou uma fresa de topo de diâmetro muito pequeno movendo-se muito lentamente. A adição de um raio de filete igual ou superior ao raio da ferramenta (normalmente 1 a 3 mm) elimina totalmente o problema. Se for necessário um canto agudo para uma peça de acoplamento, anote-o no desenho para que o fornecedor o possa planear.
Paredes finas. As paredes com menos de 0,8 mm em metal desviam-se e vibram durante o corte, produzindo marcas de vibração e inconsistência dimensional. Quando são necessárias paredes finas, o material, a fixação e a estratégia do percurso da ferramenta devem ter isso em conta. Para caraterísticas muito finas, fabrico de chapas metálicas ou maquinagem por fio EDM pode ser uma melhor opção de processo.
Bolsos estreitos e profundos. A regra geral: uma relação profundidade/largura superior a 4:1 começa a causar problemas de deflexão da ferramenta e de evacuação de aparas. Acima de 6:1, a maquinação abranda significativamente e a vida útil da ferramenta diminui. Se a profundidade da cavidade for determinada por um requisito funcional, assinale-o para que o fornecedor possa planear o percurso da ferramenta e as ferramentas em conformidade.
Caraterísticas copiadas de desenhos impressos em 3D. O fabrico aditivo permite canais internos, preenchimento de treliças e cortes inferiores que as ferramentas CNC simplesmente não conseguem alcançar. Se estiver a fazer a transição de uma peça da impressão 3D para Maquinação CNC, Antes de apresentar um orçamento, o projeto deve ser revisto quanto à sua maquinabilidade. A Yicen fornece este serviço como parte de todas as revisões DFM.
Erro 5: Tratar o seu fornecedor de maquinagem como um recetor de encomendas
Um fornecedor que apenas executa o seu desenho sem fazer perguntas construirá exatamente o que especificou, quer seja ou não aquilo de que necessita. As melhores relações com os fornecedores detectam os problemas antes que eles surjam.
A falta de comunicação é o multiplicador de custos silencioso no fabrico por medida. Uma indicação de rosca em falta significa que o fornecedor assume um passo padrão e maquina-o. Se a sua montagem requer um passo fino, recebe a peça errada a tempo e na totalidade.
As relações mais produtivas com os fornecedores envolvem um breve intercâmbio técnico antes da primeira encomenda e antes de qualquer alteração significativa do projeto. Na Yicen Precision, cada nova encomenda passa por uma análise DFM. Verificamos se as tolerâncias são exequíveis e económicas, se existem caraterísticas não maquináveis, se o material é adequado para o tratamento de superfície especificado, se o desenho define totalmente a peça.
O resultado é menos ciclos de revisão, prazos de entrega totais mais curtos e menos desperdício. É mais rápido responder a uma questão de engenharia logo à partida do que refazer um lote.
O que deve partilhar com o seu parceiro de maquinação antes da produção:
- Modelo 3D final e desenho 2D
- Função pretendida e contexto de montagem para caraterísticas críticas
- Requisitos de volume (protótipo vs. produção)
- Quaisquer requisitos regulamentares ou de documentação (ISO 13485, IATF 16949, relatórios FAI)
- Tratamento de superfície e requisitos de embalagem
- Norma de inspeção preferida, se diferente da prática geral
Referência rápida: Erro, causa raiz e correção
| Erro | Quanto é que isso lhe custa | A correção |
|---|---|---|
| Sobre-tolerância | Tempo de ciclo mais longo, mais passagens CMM, custo por peça mais elevado | Estratégia de tolerância de dois níveis: rigorosa em relação às caraterísticas funcionais, bloqueio geral em relação a tudo o resto |
| Material incorreto | Custo mais elevado da matéria-prima, maquinagem mais lenta, desgaste da ferramenta | Fazer corresponder o material aos requisitos mínimos de desempenho e não à qualidade percepcionada |
| Sem desenho 2D | Interpretação incorrecta, falhas no primeiro artigo, ciclos de revisão | Emparelhar sempre um ficheiro STEP com um desenho em PDF para qualquer peça de precisão |
| Geometria não maquinável | Tempo de ciclo lento, acabamento superficial deficiente, resíduos | Adicionar filetes aos cantos internos, limitar a relação entre a profundidade e a largura da bolsa, evitar paredes inferiores a 0,8 mm |
| Nenhuma conversa DFM | Peças erradas, revisões repetidas, perda de tempo de execução | Partilhar os desenhos com antecedência, pedir feedback à DFM antes da apresentação final |
Obter feedback DFM antes de encomendar
A Yicen Precision analisa todos os ficheiros quanto à possibilidade de maquinação, viabilidade de tolerância e adequação do material antes de qualquer encomenda ser confirmada. Mais de 300 máquinas CNC, tolerâncias até ±0,005 mm, mais de 50 materiais, 24 horas por dia prototipagem rápida. Certificação ISO 9001:2015, ISO 13485, IATF 16949.
Carregue o seu ficheiro CAD para obter um orçamento instantâneo e uma análise DFM gratuita.
Perguntas antes de enviar? Contacte-nos em sales@yicenprecision.com ou +86 0755 2705 2682. Resposta no prazo de 12 horas.
Perguntas mais frequentes
Qual é a razão mais comum para um primeiro artigo ser rejeitado?
Chamadas de tolerância ausentes ou ambíguas no desenho 2D. Quando o desenho não especifica uma tolerância, o maquinista aplica um padrão geral, que pode não corresponder ao requisito da montagem.
Quanto é que as tolerâncias apertadas aumentam efetivamente o custo?
Depende da geometria da caraterística e do método de inspeção. Como guia aproximado, apertar uma tolerância de ±0,1 mm para ±0,01 mm num furo pode adicionar 25 a 40% ao custo de maquinação para essa caraterística devido a avanços mais lentos, passagens adicionais e tempo de inspeção CMM.
O Yicen pode trabalhar apenas a partir de um ficheiro 3D, sem um desenho?
Para peças simples, sem ajustes críticos e com acabamento de superfície padrão, sim. Para qualquer peça com furos de precisão, marcações de rosca, GD&T ou requisitos de inspeção regulamentares, é necessário um desenho 2D.
Em que fase do processo de conceção posso obter feedback DFM?
Logo que tenha um projeto de modelo CAD. Um feedback mais precoce produz maiores poupanças de custos. A Yicen fornece informações sobre DFM na fase de cotação de cada pedido.
Que formatos de ficheiro são aceites pelo Yicen? STEP, IGES, Parasolid e a maioria dos formatos CAD padrão para modelos 3D. PDF para desenhos 2D. Carregar diretamente em yicenprecision.com/get-a-quote.
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