O fresamento CNC é mais manual do que você pensa

May 23, 2023

Eu estava em Pasadena CA para a Hackaday Superconference e passei algum tempo de qualidade no Supplyframe Design Lab. O engenheiro residente Dan Hienzsch disse que eu poderia ter algumas horas e me perguntou o que eu queria fazer. As restrições eram que ele tinha que ser pequeno o suficiente para caber na bagagem despachada, mas também legal o suficiente para justificar a ocupação do tempo de Dan, com pontos de bônus para eu aprender algumas novas habilidades. Tenho uma marcenaria decente em casa e, embora minha fazenda de impressoras 3D não seja tão profissional quanto a do Design Lab, conheço as cordas. Isso deixou uma escolha óbvia: algo Jolly Wrencher na usina de metal CNC industrial Tormach de três eixos.

Uma fresadora CNC é uma ferramenta incrível, mas não é um robô comedor de metal onisciente para o qual você pode simplesmente entregar um arquivo de design. Se você pensou que ter uma fresadora CNC o transformaria em um monstro de corte de metal sem experiência necessária, você estaria muito enganado.

É claro que a máquina é capaz de cortar formas arbitrárias com uma precisão que seria extremamente exigente se fosse feita à mão, mas a habilidade do operador não é menos importante do que com uma fresadora manual para garantir que as coisas não saiam do controle. O bom julgamento, a experiência e a contribuição de Dan foram necessários em cada etapa do caminho. Honestamente, fiquei surpreso com a semelhança de todo o procedimento com o fresamento manual. Portanto, se você quiser saber como é sentar no ombro de um operador sério de fresadora CNC, continue lendo!

Eu disse "Dan, Jolly Wrencher em Alumínio!" e quando cheguei na manhã seguinte, ele já estava trabalhando secretamente nas minhas costas. O arquivo SVG que ele tinha do Wrencher era na verdade composto de pequenos segmentos de linha, em vez de curvas suaves de Bezier. Tentar combinar todos os cantos afiados infinitesimais resultantes tornaria o software CAD (Fusion 360) maluco. Então, em vez disso, Dan traçou a imagem original com curvas totalmente novas e suaves e criou algo indistinguível do original aos meus olhos, mas muito mais fácil para o computador manipular.

Com o esboço desejado definido, tivemos que escolher nosso ferramental. Aqui, há um trade-off entre ser fiel ao arquivo de entrada e fazer a peça em pouco tempo. Se Dan escolhesse uma cabeça de corte muito grande na fresadora, os detalhes finos seriam impossíveis de cortar - em particular as pontas das chaves têm cantos internos e a agudeza delas é limitada pelo diâmetro da broca. Fazer a peça inteira com a cabeça mais fina ficaria melhor, mas levaria uma eternidade. Assim, a estratégia usual é fazer um passe grosseiro para retirar a maior parte do alumínio e, em seguida, fazer passes mais finos com a ferramenta menor. Mas quão grande é grande e quão pequeno é pequeno? E dois passes são suficientes ou devemos ir para três?

No final, este é um julgamento. Trocar as pontas de ferramentas é muito rápido no Tormach, mas não é feito automaticamente. Isso significava que tínhamos que estar por perto na hora certa para trocá-los. Nesse sentido, menos trocas de ferramentas são melhores do que mais. Dan escolheu o moinho de primeiro estágio para caber apenas entre os olhos do Wrencher e a borda do crânio, mas não se preocupou com os pequenos detalhes nas pontas das chaves. Uma segunda passagem com uma ferramenta mais fina resolveria o problema. Uma passagem final com um pouco de chanfro foi adicionada apenas para exibição: porque gosto da aparência de bordas chanfradas curvas e nunca poderia fazer isso tão bem à mão.

O software CAM também queria saber um grande número de detalhes sobre o corte real, mas a maioria deles tinha bons valores anteriores devido à experiência de Dan em cortar alumínio com esses cabeçotes de ferramentas específicos. Ainda assim, ele descuidadamente definiu a taxa de alimentação para o dobro do que provavelmente deveria ser e disse que estaríamos "andando na jog wheel" para acertar.

Mesmo antes de ligarmos o grande botão vermelho da máquina, Dan já havia feito uma série de julgamentos que dependem de seu conhecimento do software, da máquina, das ferramentas e do material que estamos cortando. Um novato, como eu, já teria perdido o jogo, que se dane o CNC.

Carregamos os arquivos CAM e iniciamos os procedimentos de aquecimento e autolubrificação do Tormach. Dan certificou-se de que estava enviando uma fina névoa de fluido de corte e, em seguida, começamos a procurar por sucata de barras de alumínio. O crânio foi planejado para ter cerca de 4 ″ (chame-o de 10 cm) quadrado, e a loja tinha um estoque de barras um pouco maior que só precisava ser cortado. Uma boa lubrificação e uma lâmina de metal limpa e afiada na serra de corte fizeram um trabalho rápido com uma pesada barra de alumínio, mas era essencialmente como se você fizesse em casa com um pouco de fluido de corte e uma serra. Apenas mais rápido.