Noções básicas de máquinas CNC: O seu guia simples para uma ferramenta poderosa

Uma máquina CNC é um tipo especial de máquina que utiliza um computador para guiar as suas ferramentas. Pode pensar-se nela como um robô. Este robot pode cortar, esculpir e moldar diferentes materiais com grande precisão. Esta máquina pode fabricar peças que são muito difíceis de fazer à mão. Se quiser fazer peças especiais para um projeto, encontrar um novo passatempo ou tornar as suas ideias reais, precisa de aprender os factos simples sobre uma máquina CNC. Este artigo irá mostrar-lhe o que precisa de saber para começar. Falaremos sobre o que é uma máquina CNC, a forma como funciona e o que precisa para iniciar o seu primeiro projeto.

O que é uma máquina CNC e porque é que precisa de uma?

Uma máquina CNC é uma ferramenta muito útil no mundo do fabrico de objectos. As letras "CNC" significam Controlo Numérico Computadorizado. Isto significa que um computador orienta a forma como a máquina se move. Não se move a máquina com as mãos, utilizando rodas ou pegas. Em vez disso, um programa de computador dá à máquina indicações exactas sobre onde se deve mover. Diz-lhe também a que velocidade deve ir e o que deve fazer. Isto torna a máquina muito, muito exacta. A máquina pode fazer a mesma peça muitas vezes, e cada peça será uma cópia perfeita. Isto é algo que é difícil para uma pessoa fazer.

Pode querer uma máquina CNC por várias razões. Se gosta de fazer coisas para se divertir, uma máquina CNC pode ajudá-lo a fazer projectos interessantes com madeira, plástico ou metal. Pode fazer sinais, esculturas ou peças especiais para os seus outros projectos. Para uma pequena empresa, uma máquina CNC pode fazer coisas para vender. É uma máquina muito útil. Para as grandes empresas, muitas máquinas CNC são a parte mais importante do seu trabalho. Fabricam tudo, desde peças para automóveis a capas para telemóveis. A principal razão para utilizar esta máquina é o facto de ser exacta e de fazer cópias perfeitas. Quando se precisa de uma peça feita com um tamanho e forma perfeitos, uma máquina CNC é muitas vezes a melhor escolha para o trabalho. Esta máquina trabalhará sem parar para terminar o seu projeto.

Quais são os componentes básicos de uma máquina CNC?

Para ver como funciona uma máquina CNC, deve aprender as suas partes simples. Cada máquina é um pouco diferente. Mas todas elas têm algumas partes principais em comum. Pode pensar nelas como o corpo da máquina. Trabalham em equipa para fazer a peça. A forma como a máquina é construída é importante para a sua estabilidade e exatidão.

Eis as principais peças que se encontram na maioria das máquinas CNC:

• Controlador: Este é o cérebro da máquina. É um computador especial. Lê as instruções (o código G) e diz às outras partes da máquina o que devem fazer. O controlador envia sinais aos motores para os fazer mover.
• Fuso: Esta é a parte da máquina que gira a alta velocidade. É o que segura o cortador. A velocidade do fuso pode ser alterada pelo programa para funcionar bem com diferentes tipos de materiais e fresas.
• Cortador: Esta é a ferramenta que realmente faz o corte. As pessoas também lhe chamam ferramenta de corte ou fresa de topo. Existem muitos tipos de fresas. Cada uma é feita para um determinado tipo de trabalho ou material. Tem de utilizar a ferramenta certa para o seu projeto.
• Cama: Esta é a mesa plana onde assenta o seu material. O material é também designado por peça de trabalho. A mesa tem de estar perfeitamente plana e estável. Isto garante que os cortes são corretos.
• Motores: Estes motores são utilizados para movimentar o fuso e a base. A maioria das máquinas CNC tem três ou mais motores para se moverem de diferentes formas: X (de um lado para o outro), Y (para a frente e para trás) e Z (para cima e para baixo). A exatidão destes motores é muito importante para o bom funcionamento da máquina.

Como é que uma máquina CNC controla uma ferramenta?

A parte especial de uma máquina CNC é a forma como controla as coisas. O controlador lê o programa uma linha de cada vez. Cada linha do programa dá à máquina uma única instrução. Por exemplo, uma instrução pode dizer à máquina para mover a ferramenta para um novo local. Ou pode dizer-lhe para ligar o fuso. O controlador transforma estas instruções em sinais para os motores. Os motores movem então a ferramenta com movimentos muito exactos.

Esta forma de controlo permite que a máquina faça formas muito complicadas. A ferramenta pode mover-se em linha reta. Pode mover-se numa curva. Pode também mover-se num caminho muito complexo. O computador consegue decifrar estas trajectórias muito melhor do que uma pessoa. Como o computador é responsável por tudo, a máquina pode trabalhar num projeto durante muito tempo sem precisar de uma pausa. Ela fará exatamente o que o programa diz. É por isso que uma máquina CNC é tão boa a fazer peças que têm de estar exatamente certas. O sistema de controlo é o que torna esta máquina tão útil.

Qual é o programa que executa a máquina?

Uma máquina CNC não pode efetuar qualquer trabalho sem um programa. O programa é uma lista de direcções que a máquina segue para fazer uma peça. Este programa é apenas um ficheiro de texto básico. Está cheio de instruções especiais chamadas código G. Cada linha de código G diz à máquina para fazer um único trabalho. Um projeto simples pode ter um programa com apenas algumas centenas de linhas de código. Um projeto muito difícil pode ter um programa com milhões de linhas.

Pode pensar no programa como uma receita culinária. A receita dá-lhe instruções passo a passo para fazer um bolo. O programa CNC dá à máquina instruções passo a passo para fazer uma peça. A máquina lê a primeira linha e executa essa ação. Depois lê a linha seguinte, e continua até chegar ao fim do programa. Pode guardar este programa. Pode utilizá-lo novamente mais tarde para fazer outra peça exatamente igual. A possibilidade de escrever, guardar e voltar a utilizar um programa é o que faz com que uma máquina CNC funcione tão bem e tão rapidamente.

Como é que cria o programa para a sua peça?

Pode pensar-se que é necessário ser bom em programação informática para fazer um programa para uma máquina CNC. É possível escrever código G à mão. Mas a maioria das pessoas utiliza programas de computador especiais para as ajudar. A forma de o fazer tem normalmente dois passos e dois tipos de software: CAD e CAM. Este trabalho de planeamento é muito importante para um bom projeto.

Em primeiro lugar, utiliza um software CAD para desenhar a sua peça. Isto é como fazer um plano num computador. Cria-se a forma e o tamanho perfeitos para a peça que se pretende fabricar. Quando estiver satisfeito com o seu desenho, guarda o ficheiro. A seguir, abre-se o ficheiro no software CAM. No programa CAM, diz-se ao software qual a ferramenta que se pretende utilizar. Diz-lhe a velocidade a que a ferramenta deve cortar e a profundidade de cada corte. O software CAM faz então o trabalho difícil por si. Ele calcula todos os movimentos perfeitos que a máquina deve fazer. De seguida, transforma esses movimentos em milhares de linhas de código G. Este ficheiro de código G é o programa que irá colocar na sua máquina CNC.

O que é o código G e porque é tão importante para a máquina?

O código G é a linguagem principal da maioria das máquinas CNC. É o coração do programa que dá as direcções à máquina. Cada código começa com uma letra. Normalmente é um "G" ou um "M". Os comandos "G" normalmente dizem à máquina para se mover. Os comandos "M" são responsáveis por outras tarefas da máquina, como ligar ou desligar o spindle. Não é necessário ser um especialista para conhecer as partes simples do código G.

Eis um exemplo simples de uma linha de código G e do seu significado:

G01 X5.0 Y2.5 F150

• G01: Este comando diz à máquina para se deslocar em linha reta.
• X5.0 Y2.5: Isto diz à máquina onde deve terminar a deslocação. A máquina vai para o sítio onde X é 5,0 e Y é 2,5.
• F150: Define a taxa de alimentação, que é a velocidade do movimento.

Mesmo quando o software CAM pode escrever o código G por si, é bom conhecer as partes simples. Por vezes, pode ser necessário efetuar pequenas alterações ao código G para corrigir um pequeno erro ou alterar uma velocidade. Saber um pouco sobre o código G permite-lhe ter mais controlo sobre a sua máquina CNC. Esta codificação é o que torna a máquina tão exacta e útil. Todo o seu projeto precisa de um bom código G para funcionar.

Que tipos de máquinas CNC podem ser utilizadas?

Existem muitos tipos diferentes de máquinas CNC. Cada uma é feita para ser realmente boa num determinado tipo de trabalho. Os dois tipos mais populares são as fresadoras e os tornos. O tipo de máquina a utilizar baseia-se na forma da peça que se pretende fabricar. A escolha da máquina correta é o primeiro passo em qualquer trabalho de fabrico com um CNC.

Uma fresadora CNC é um tipo muito comum. Numa fresadora, a fresa gira e a mesa move o material sob a fresa. Este tipo de máquina é muito bom para cortar peças planas, esculpir desenhos e fazer furos. Um bom exemplo é o corte de uma forma de engrenagem a partir de uma peça plana de metal. O cortador desloca-se à volta do metal para criar a forma.

Um torno CNC é outro tipo de máquina comum. Um torno funciona de outra forma. Num torno, o material gira muito rapidamente. Uma fresa que não gira move-se para fazer o corte. Esta é a melhor máquina para fazer peças redondas, como um taco de basebol, uma perna para uma mesa ou uma barra de metal. O torno é perfeito para qualquer projeto que precise de ter uma forma redonda. Também existem outras máquinas especiais, mas a fresadora e o torno são as duas mais utilizadas.

Como obter a melhor qualidade de acabamento na sua peça?

Fazer uma peça com uma máquina CNC é um passo. Mas fazer uma peça com uma superfície agradável e lisa é outra. O bom aspeto da superfície é muito importante, especialmente para um artigo acabado. Para obter a melhor superfície é necessário pensar um pouco antes. Também é necessário fazer as escolhas corretas no seu programa CAM. A ferramenta e a velocidade corretas podem mudar muita coisa.

Existem alguns factores principais que alteram o aspeto da superfície da sua peça. O primeiro é o cortador. É necessário utilizar um cortador afiado e muito bom, feito para o material que está a cortar. Uma fresa que não esteja afiada rasgará o material em vez de fazer um corte limpo. A segunda é a velocidade do eixo e a velocidade a que a máquina se move. Se mover o cortador demasiado depressa, obterá uma superfície irregular. Poderá ter de experimentar algumas coisas para encontrar a melhor velocidade para o seu projeto. Por último, muitos projectos utilizam dois passos para obter a melhor superfície. O primeiro passo é uma "passagem de desbaste". Isto é quando um cortador forte corta rapidamente uma grande quantidade de material. O segundo passo é uma "passagem de acabamento". É quando uma fresa diferente, mais pequena, se move lentamente sobre a peça para tornar a superfície lisa. Esta forma de trabalhar em duas etapas proporciona-lhe o melhor resultado.

O que é necessário para o seu primeiro projeto de nível industrial?

Passar de um pequeno projeto divertido para um projeto maior e mais profissional requer mais reflexão. Um trabalho profissional tem normalmente um conjunto de regras exactas que tem de seguir. A peça tem de ter o tamanho, a forma e a resistência corretos. É preciso pensar em mais do que apenas o desenho. O sucesso do projeto ficará a dever-se a esta reflexão adicional.

Em primeiro lugar, é necessário escolher o material correto. O material deve ser suficientemente resistente para a forma como a peça será utilizada no final. Também tem de se certificar de que a sua máquina CNC é suficientemente forte para cortar esse material. Em segundo lugar, tem de escolher a melhor ferramenta para o trabalho. Um projeto profissional pode necessitar de tipos especiais de cortadores para que a peça seja muito exacta. Terá de pensar no melhor cortador para o corte em bruto e para o corte final. Finalmente, precisa de um bom plano para o seu trabalho. Isto significa fazer um desenho CAD muito exato e um programa CAM que tenha sido bem pensado. Para um projeto profissional, não se pode cometer erros. Tudo, desde a ferramenta que utiliza até ao código G que escreve, tem de estar correto. É necessário conhecer todos os passos para terminar o trabalho.

Pronto para comprar uma máquina CNC? O que deve procurar?

Se está a pensar comprar a sua própria máquina CNC, há algumas coisas em que deve pensar. A compra de uma máquina CNC é uma grande escolha. É preciso ter a certeza de que se está a adquirir a máquina certa para si. Não compre apenas a máquina maior ou mais cara que vir. Pense nos tipos de projectos que pretende realizar.

Quando comprar uma máquina, tenha em atenção o seu tamanho. Caberá no espaço onde trabalha? O espaço de corte é suficientemente grande para as peças que pretende fabricar? De seguida, veja a resistência da máquina e a sua estabilidade. Uma máquina mais estável fará cortes mais exactos e poderá cortar materiais mais duros. Uma máquina que não seja pesada pode ser adequada para madeira e plástico. Mas precisará de uma máquina mais pesada e mais forte para o aço. Pense também no controlador e no software. É fácil de utilizar? Tem as ferramentas de que necessita? É uma boa ideia começar com algo pequeno. Uma máquina mais pequena e menos dispendiosa é uma boa maneira de aprender os factos simples. Depois de saber como utilizar a máquina e terminar alguns projectos, saberá muito mais sobre o que realmente precisa numa máquina maior.

Aspectos fundamentais a ter em conta

• Uma máquina CNC utiliza um computador para guiar uma ferramenta de corte de modo a que esta seja muito exacta.
• A máquina funciona seguindo um plano feito de direcções chamado código G.
• Desenha a sua peça no software CAD e utiliza o software CAM para criar o programa de código G.
• As fresadoras são melhores para peças planas, enquanto os tornos são melhores para peças redondas.
• Para obter uma superfície realmente agradável e lisa, é necessário utilizar a ferramenta certa, a velocidade correta e um bom planeamento.
• Comece com um projeto simples para aprender os factos simples antes de tentar trabalhos mais difíceis.