A usinagem é um processo usado para fabricar muitos produtos metálicos, mas também pode ser usado em materiais como madeira, plástico, cerâmica e compósitos. A usinagem CNC abrange diversos processos, como fresamento, torneamento, torneamento, furação, brunimento, retificação... etc.
A usinagem é um processo no qual um material (geralmente metal) é cortado no formato e tamanho final desejado por um processo controlado de{0}remoção de material. Os processos que têm este tema comum, a remoção controlada de material, são hoje conhecidos coletivamente como manufatura subtrativa, em distinção aos processos de adição controlada de material, que são conhecidos como manufatura aditiva. Exatamente o que a parte “controlada” da definição implica pode variar, mas quase sempre implica o uso de máquinas-ferramentas (além de apenas ferramentas elétricas e ferramentas manuais).
A usinagem faz parte da fabricação de muitos produtos metálicos, mas também pode ser usada em materiais como madeira, plástico, cerâmica e compósitos. Uma pessoa especializada em usinagem é chamada de maquinista. Uma sala, prédio ou empresa onde a usinagem é feita é chamada de oficina mecânica. Grande parte da usinagem moderna é realizada por controle numérico computadorizado (CNC), no qual computadores são usados para controlar o movimento e a operação de fresas, tornos e outras máquinas de corte. Isto aumenta a eficiência, uma vez que a máquina CNC funciona sem tripulação, reduzindo assim os custos de mão-de-obra para as oficinas mecânicas.
O significado preciso do termo usinagem evoluiu ao longo do último século e meio à medida que a tecnologia avançava. No século 18, a palavra maquinista significava simplesmente uma pessoa que construía ou reparava máquinas. O trabalho dessa pessoa era feito principalmente à mão, usando processos como entalhe em madeira e forjamento-e lixamento-manual de metal. Na época, os construtores de moinhos e de novos tipos de motores (ou seja, mais ou menos máquinas de qualquer tipo), como James Watt ou John Wilkinson, se enquadrariam na definição. O substantivo máquina-ferramenta e o verbo maquinar (usinado, usinado) ainda não existiam.
Por volta de meados do século 19, as últimas palavras foram cunhadas à medida que os conceitos que descreviam evoluíam para uma existência generalizada. Portanto, durante a Era da Máquina, a usinagem referia-se (ao que hoje poderíamos chamar) aos processos de usinagem "tradicionais", como torneamento, mandrilamento, furação, fresamento, brochamento, serragem, modelagem, aplainamento, alargamento e rosqueamento. Nestes processos de usinagem "tradicionais" ou "convencionais", máquinas-ferramentas, como tornos, fresadoras, furadeiras ou outras, são utilizadas com uma ferramenta de corte afiada para remover material e obter a geometria desejada.
Desde o advento de novas tecnologias na era pós-Segunda Guerra Mundial, como usinagem por descarga elétrica, usinagem eletroquímica, usinagem por feixe de elétrons, usinagem fotoquímica e usinagem ultrassônica, o retrônimo "usinagem convencional" pode ser usado para diferenciar essas tecnologias clássicas das mais recentes. No uso atual, o termo “usinagem” sem qualificação geralmente implica os processos de usinagem tradicionais.
Nas décadas de 2000 e 2010, à medida que a manufatura aditiva (MA) evoluiu além de seus contextos anteriores de laboratório e prototipagem rápida e começou a se tornar comum em todas as fases da fabricação, o termo manufatura subtrativa tornou-se comum retronimamente em contraste lógico com MA, abrangendo essencialmente quaisquer processos de remoção também anteriormente abrangidos pelo termo usinagem. Os dois termos são efetivamente sinônimos, embora o uso há muito-estabelecido do termo usinagem continue. Isto é comparável à ideia de que o sentido verbal de contacto evoluiu devido à proliferação de formas de contactar alguém (telefone, e-mail, IM, SMS, e assim por diante), mas não substituiu inteiramente os termos anteriores, como ligar, falar com, ou escrever para.
Os três principais processos de usinagem são classificados como torneamento, furação e fresamento. Outras operações que se enquadram em categorias diversas incluem modelagem, aplainamento, mandrilamento, brochamento e serragem.
· Operações de torneamento são operações que giram a peça como o principal método de mover o metal contra a ferramenta de corte. Tornos são a principal máquina-ferramenta usada no torneamento.
· Operações de fresamento são operações nas quais a ferramenta de corte gira para fazer com que as arestas de corte apoiem a peça de trabalho. As fresadoras são as principais máquinas-ferramenta utilizadas no fresamento.
· As operações de furação são operações nas quais os furos são produzidos ou refinados colocando uma fresa rotativa com arestas de corte na extremidade inferior em contato com a peça. As operações de perfuração são realizadas principalmente em furadeiras, mas às vezes em tornos ou fresas.
Operações diversas são operações que, estritamente falando, podem não ser operações de usinagem, pois podem não ser operações de produção de cavacos, mas essas operações são executadas em uma máquina-ferramenta típica. O polimento é um exemplo de operação diversa. O polimento não produz cavacos, mas pode ser realizado em um torno, fresadora ou furadeira.
Uma peça inacabada que requer usinagem precisará ter algum material cortado para criar um produto acabado. Um produto acabado seria uma peça que atende às especificações estabelecidas para essa peça por desenhos ou plantas de engenharia. Por exemplo, pode ser necessário que uma peça de trabalho tenha um diâmetro externo específico. Um torno é uma máquina-ferramenta que pode ser usada para criar esse diâmetro girando uma peça de metal, de modo que uma ferramenta de corte possa cortar o metal, criando uma superfície lisa e redonda que corresponda ao diâmetro e ao acabamento superficial necessários. Uma broca pode ser usada para remover metal no formato de um furo cilíndrico. Outras ferramentas que podem ser usadas para vários tipos de remoção de metal são fresadoras, serras e retificadoras. Muitas dessas mesmas técnicas são usadas na marcenaria.
Técnicas avançadas de usinagem incluem usinagem CNC de precisão, usinagem por descarga elétrica (EDM), erosão eletro{0}}química, corte a laser ou corte por jato de água para moldar peças de metal.
Como empreendimento comercial, a usinagem geralmente é realizada em uma oficina mecânica, que consiste em uma ou mais salas de trabalho contendo as principais máquinas-ferramentas. Embora uma oficina mecânica possa ser uma operação-independente, muitas empresas mantêm oficinas mecânicas internas que atendem às necessidades especializadas do negócio.
A usinagem requer atenção a muitos detalhes para que uma peça atenda às especificações estabelecidas nos desenhos ou plantas de engenharia. Além dos problemas óbvios relacionados às dimensões corretas, existe o problema de obter o acabamento correto ou a suavidade da superfície da peça. O acabamento inferior encontrado na superfície usinada de uma peça pode ser causado por fixação incorreta, ferramenta cega ou apresentação inadequada da ferramenta. Freqüentemente, esse mau acabamento superficial, conhecido como trepidação, é evidente por um acabamento ondulado ou irregular e pelo aparecimento de ondas nas superfícies usinadas da peça.
Usinagem é qualquer processo no qual uma ferramenta de corte é usada para remover pequenos cavacos de material da peça (a peça costuma ser chamada de "obra"). Para realizar a operação, é necessário movimento relativo entre a ferramenta e a obra. Este movimento relativo é obtido na maioria das operações de usinagem por meio de um movimento primário, denominado “velocidade de corte” e um movimento secundário denominado “avanço”. A forma da ferramenta e a sua penetração na superfície de trabalho, combinadas com estes movimentos, produzem a forma desejada da superfície de trabalho resultante.
Operações de usinagem
Existem muitos tipos de operações de usinagem, cada uma das quais é capaz de gerar uma determinada geometria de peça e textura de superfície.
No torneamento, uma ferramenta de corte com uma única aresta de corte é usada para remover material de uma peça rotativa para gerar uma forma cilíndrica. O movimento primário é fornecido pela rotação da peça de trabalho, e o movimento de avanço é obtido movendo a ferramenta de corte lentamente em uma direção paralela ao eixo de rotação da peça de trabalho.
A perfuração é usada para criar um furo redondo. Isso é realizado por uma ferramenta rotativa que normalmente possui duas ou quatro arestas de corte helicoidais. A ferramenta é alimentada em uma direção paralela ao seu eixo de rotação na peça de trabalho para formar o furo redondo.
No mandrilamento, uma ferramenta com uma única ponta pontiaguda e dobrada é avançada em um furo toscamente feito em uma peça giratória para ampliar ligeiramente o furo e melhorar sua precisão. É uma operação de acabamento fino utilizada nas etapas finais de fabricação do produto.
O alargamento é uma das operações de dimensionamento que remove uma pequena quantidade de metal de um furo já perfurado.
No fresamento, uma ferramenta rotativa com múltiplas arestas de corte é movida lentamente em relação ao material para gerar uma superfície plana ou reta. A direção do movimento de avanço é perpendicular ao eixo de rotação da ferramenta. O movimento de velocidade é fornecido pela fresa rotativa.
