A usinagem de eixos de motores é um dos processos de usinagem mais complexos, utilizado na produção de diversos tipos de eixos com alta precisão . Para se familiarizar com esse processo e obter o máximo rendimento, é fundamental compreender alguns conceitos. Este guia explica muitos desses conceitos para ajudá-lo a começar. Continue a leitura!
O que é usinagem de eixo de motor?
A usinagem de eixos de motores é um processo que envolve a transformação de barras de metal em componentes cilíndricos rotativos chamados eixos. Esses eixos são amplamente utilizados na fabricação de motores. O processo de transformação das barras de metal pode ser realizado com o auxílio de ferramentas e técnicas de corte específicas.
Esses eixos usinados são peças essenciais em motores. Eles permitem a transmissão de energia de uma extremidade da máquina para a outra. No entanto, é crucial prestar muita atenção aos diversos processos envolvidos na usinagem de eixos de motores, pois a menor variação em suas dimensões, acabamento superficial e qualidade geral pode afetar a eficiência da máquina.
Tipos de eixos de motor
A seguir, apresentamos os principais tipos de eixos de motor e suas aplicações:
Eixos Roscados
Eixos roscados são eixos que têm espirais que são chamadas de roscas que correm por todo o seu comprimento ou, até certo ponto, ou seja, podem ser totalmente roscados ou parcialmente roscados em uma ou ambas as extremidades. Esses tipos de eixos são usados em várias indústrias para manter dois ou mais materiais juntos. Eles também são semelhantes a parafusos e porcas que são usados para prender a fixação.
Eixos estriados
Eixos estriados são eixos de motor com múltiplas ranhuras ou saliências. Eles são projetados para se encaixarem com o componente conectado, eliminando rotações indesejadas e permitindo movimento linear, o que ajuda a transmitir altos níveis de torque. São utilizados pelas indústrias automotiva e aeroespacial em peças de produção que exigem desmontagem e movimento relativo.
Eixos ocos
Eixos ocos são eixos leves que são usados por maquinistas em aplicações onde força, rigidez, material leve com desempenho robusto são altamente necessários. Sua propriedade leve é devido ao furo dentro do eixo do motor. Este espaço vazio interior pode ser usado para a passagem de fluido ou fios.
Eixos com chaveta
Eixos chaveados são eixos de motor com uma única ranhura, chamada de rasgo de chaveta. Ele é projetado com quatro componentes principais. Estes são o rasgo de chaveta, o furo, o assento de chaveta e a chaveta. Todas essas peças têm suas diferentes funções, mas trabalham juntas para garantir um encaixe firme entre duas partes de uma máquina. Eixos chaveados têm uma transmissão de torque muito boa.
Eixos cônicos
São eixos de motor que diminuem ou reduzem de espessura ao longo de uma das extremidades para permitir o encaixe em outra peça. São utilizados em aplicações específicas, como na indústria automotiva, para as rodas de um veículo.
Processos envolvidos na usinagem do eixo do motor
Esses são os processos de usinagem passo a passo envolvidos na fabricação de eixos.
Cálculo de Carga e Torque
O cálculo de carga e torque é o primeiro passo na fabricação de eixos para garantir o funcionamento eficiente e adequado do sistema. Trata-se do processo de determinar a quantidade de carga e torque que um eixo suportará, pois quanto maior a carga, maior será o torque necessário. Esses cálculos ajudam a determinar o material, o diâmetro e as especificações de projeto apropriados.
Design em CAD
Esta é a próxima etapa de processamento envolvida na usinagem do eixo do motor. Após calcular a carga e o torque que um eixo pode suportar, os cálculos são inseridos no software de design auxiliado por computador (CAD) para criar um modelo de design 3D que permite visualizar e projetar mais. Eles servem como plantas para usinar eixos de motor onde modificações precisas podem ser feitas antes da produção em grande escala.
Usinagem de eixo de motor real
Nesta etapa, realiza-se a usinagem propriamente dita do eixo na barra metálica, utilizando diferentes técnicas de usinagem, como torneamento CNC, fresagem CNC e eletroerosão. Aqui, é possível obter o design, a forma e o tipo de eixo específicos desejados.
Para dar continuidade a esse processo, o software CAM, que contém as diretrizes e o caminho para usinagem do eixo criados durante o projeto CAD, é inserido na máquina CNC e utilizado para obter um corte preciso sem desperdício de material.
Revestimento de superfície
A última etapa é o processo de pós-usinagem . Trata-se de acabamentos finais realizados nos eixos usinados para melhorar sua tolerância e qualidade. Diversos processos de acabamento superficial, como anodização , jateamento com microesferas e fosfatização, garantem que as características físicas e mecânicas dos eixos estejam no seu melhor desempenho.
Várias técnicas de usinagem CNC na usinagem de eixos de motores
Para aumentar a eficiência e otimizar o funcionamento de um eixo usinado, é importante conhecer a técnica mais adequada para a fabricação de qualquer tipo de eixo de motor. Abaixo, apresentamos algumas das diversas técnicas de usinagem CNC utilizadas na fabricação de eixos de motores:
Torneamento CNC
A usinagem CNC consiste na formação do formato cilíndrico de um eixo de motor. Isso pode ser feito posicionando o eixo do motor em um torno mecânico, enquanto ele gira em torno de uma ferramenta de corte que remove o excesso de material até atingir o formato e o diâmetro desejados. Essa técnica é adequada para a fabricação de eixos cônicos e cilíndricos.
Fresagem CNC
A fresagem CNC em usinagem de eixos de motores consiste no movimento de uma ferramenta de corte ao longo de múltiplos eixos de um eixo de motor para criar formas ou ranhuras. A fresagem CNC é utilizada para criar detalhes complexos, como chavetas, estrias e ranhuras. É a técnica mais indicada para a fabricação de eixos de motores com chavetas.
Perfuração CNC
Essa é uma técnica pouco utilizada em diversos setores. No entanto, se o eixo do seu motor precisar de furos, a furação CNC é a solução ideal. Na furação CNC , uma furadeira automatizada é utilizada para perfurar o eixo, permitindo a fixação de componentes ou a passagem de fios.
Moagem CNC
A retificação CNC é obtida quando uma roda giratória esfrega contra a superfície do eixo do motor para alisá-lo. Conforme a roda esfrega contra o eixo, ela remove peças indesejadas, garantindo que o tamanho preciso necessário seja obtido
Usinagem por descarga elétrica
A usinagem por descarga elétrica (EDM) é uma técnica de usinagem que usa uma máquina ED para descarregar faíscas elétricas para o corte preciso de materiais do eixo do motor. A EDM é mais precisa, mas não sem riscos como eletrocussão. Portanto, elas são normalmente utilizadas quando as técnicas de usinagem CNC não são eficientes.
Tipos de materiais usados na usinagem de eixos de motores
O tipo de material utilizado para os eixos usinados influenciará significativamente a eficiência da máquina. Nesta seção, discutiremos os diversos materiais e suas propriedades, que servirão como guia na seleção do material:
Alumínio:
A liga de alumínio é um metal amplamente utilizado na usinagem de eixos de motores devido às suas notáveis propriedades. É leve e altamente resistente à corrosão, o que a torna ideal para indústrias como a de robótica, onde o peso é fundamental. Existem muitos tipos de eixos de alumínio , incluindo eixos telescópicos, eixos extrudados e muitos outros.
Aço carbono
Os aços carbono são muito fáceis de usinar, o que os torna uma boa opção de material para usinagem de eixos de motores. Os aços carbono são classificados de acordo com seu teor de carbono em baixo, médio e alto. Um exemplo de aço carbono é o aço de grau 1045.
Aço inoxidável
Pode-se afirmar com segurança que os aços são excelentes materiais para eixos de motores. Os aços inoxidáveis 304 e 316 são conhecidos por sua resistência e alta resistência à corrosão e ao desgaste. Quando se trata de custo-benefício na fabricação, o aço inoxidável 304 é uma ótima opção.
Liga de aço
Aços de liga são aços conhecidos por sua tenacidade. Eixos de motor que são usados para tarefas pesadas, como virabrequins, eixos de transmissão e eixos de turbina, precisam ser duros, resistentes, resistentes ao desgaste e duráveis. Portanto, seus materiais são preferencialmente aços de liga.
Resina
O latão é uma liga formada pela combinação de zinco e cobre. Suas propriedades incluem resistência à corrosão e usinabilidade, tornando-o uma ótima opção de material para eixos de motores aplicados em máquinas leves.
Titânio
O titânio é um metal leve e de alta resistência. Possui uma excelente relação resistência/peso, o que o torna uma ótima escolha para esse processo. É muito útil em indústrias como a aeroespacial , que priorizam essas propriedades.
Ligas de níquel
Essas ligas metálicas oferecem resistência excepcional ao calor e à corrosão. Elas são altamente demandadas pelas indústrias devido à sua resistência a altas temperaturas. Inconel é um tipo de liga de níquel usada para usinagem de eixos de motores.
Fatores a serem considerados durante a usinagem CNC do eixo do motor
Custos de material
Foi enfatizado que o tipo de material com o qual seu eixo é criado determinará os resultados fornecidos. Aqui, o custo dos materiais determinará ainda mais quais materiais utilizar. É crucial selecionar um material de baixo custo que atenda aos requisitos específicos da propriedade.
Por que isso é importante? Ajuda a reduzir os custos gerais, o que por sua vez aumenta a produtividade operacional. No entanto, não vá escolher metais com propriedades ruins por causa do custo, isso levará ao fracasso. Metais como aço carbono são significativamente mais baratos do que os de alta qualidade, como titânio.
Processos de Usinagem
Existem vários processos de usinagem para escolher, como torneamento CNC, fresamento CNC ou usinagem por descarga elétrica (EDM). O processo de EDM, embora eficaz, também é mais caro do que os processos padrão. Tendo discutido anteriormente as várias técnicas de usinagem e para que elas são adequadas neste artigo, deve ser mais fácil tomar sua decisão.
Custo das Ferramentas
Ao calcular o custo de ferramentas, especialmente máquinas de corte CNC , é crucial considerar o longo prazo. Mesmo as melhores ferramentas estão sujeitas a defeitos e, eventualmente, precisarão ser substituídas. Portanto, comprar ferramentas caras hoje aumenta o custo total das ferramentas.
Custo do Trabalho
O custo da mão de obra no processo de usinagem é outra consideração importante. A usinagem mais avançada e complexa ou os pós-processos exigidos pelo eixo do motor resultarão em um aumento nos custos
Tratamento térmico
O tratamento térmico envolve vários processos como recozimento, têmpera, têmpera e alívio de tensão. É uma consideração importante na usinagem de eixos de motor, o que resulta em maior resistência, resistência ao desgaste e dureza do eixo.
Controle de qualidade
O gerenciamento do eixo do seu motor determina sua longevidade. Isso envolve investimento de tempo adicional na inspeção da dureza, rugosidade, precisão dimensional e até mesmo os tratamentos de superfície do eixo, o que também pode afetar o custo geral.
Processos de acabamento de superfície na usinagem de eixos de motores
Os processos de acabamento de superfície também são chamados de processos de pós-usinagem, pois são feitos depois que a máquina foi criada. Alguns dos processos de acabamento de superfície são:
Anodização
Este é um processo pós-usinagem que envolve o uso de uma solução eletrolítica, sendo um importante acabamento superficial para eixos usinados de alumínio . Nesse processo eletroquímico, o eixo é imerso em uma solução permeada por corrente elétrica, resultando em uma mudança de cor e aumento da resistência à oxidação.
galvanoplastia
A galvanoplastia envolve a adição de uma camada de outro metal à superfície do eixo. Neste processo, o componente desejado é colocado em um banho de solução contendo íons metálicos dissolvidos. Então, uma corrente é passada através da solução, induzindo uma reação que envia finas camadas de íons para o componente. O método de acabamento de galvanoplastia serve como uma camada decorativa e protetora.
Fosfatização
A fosfatização como um processo de acabamento de superfície é o revestimento da superfície do eixo com fosfato para criar uma camada dura. Este revestimento de fosfato melhora a resistência à corrosão do eixo, embeleza-o e permite que pinturas futuras sejam feitas.
Passivando
Passivação é o tratamento químico do eixo do motor para eliminar íons livres em sua superfície, tornando-os menos reativos ao ar ou à água. Esse processo é feito principalmente para aço inoxidável e é realizado usando um ácido para limpar a superfície do eixo do motor.
Nitretação
Nitretação é um processo de endurecimento de superfície que envolve tratamento térmico do eixo a partir da difusão de nitrogênio em sua superfície. Este processo é mais adequado para aplicações que exigem propriedades de alta resistência ao desgaste e durabilidade.
Pulverização Térmica
Na pulverização térmica, um material de revestimento, talvez pó, é aquecido até um estado fundido. Ele é então pulverizado na superfície do eixo usinado, aumentando sua força, resistência à corrosão e isolamento térmico.
Controle de qualidade na usinagem de eixos de motores
A forma como você manuseia suas máquinas para minimizar defeitos é um fator crucial para a eficiência e precisão dos resultados. Aqui estão algumas dicas de controle de qualidade para garantir que o eixo do seu motor esteja funcionando da melhor maneira possível.
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- Verificações periódicas de qualidade: Este é comprovadamente o método de controle de qualidade mais seguro para seus eixos de motor. Quando você verifica seu eixo em intervalos, espera-se que você perceba os primeiros sinais de um defeito, permitindo que você o elimine antes que ele se agrave.
- Teste de Material: No processo de usinagem, é crucial combinar e criar seu eixo de motor com materiais que se encaixem em sua tarefa. É necessário testar as propriedades dos materiais, se eles são duros, fortes ou resistentes à corrosão e alta temperatura.
- Precisão dimensional: A menor variação anormal nas dimensões do eixo do motor resultará em desempenho prejudicado. Garantir que as dimensões do eixo sejam precisas com ferramentas como micrômetros é essencial.
Outras dicas de controle de qualidade incluem inspeção do acabamento da superfície, verificação de medições, inspeções de arranhões ou desgaste e documentação para ajudar você a acompanhar o progresso.
Conclusão
A usinagem de eixos de motores é um processo muitas vezes negligenciado, mas sua importância não pode ser subestimada. Os eixos de motores desempenham um papel fundamental na eficiência de máquinas em diversos setores industriais. Na HM, oferecemos os melhores eixos de motores e os melhores processos de controle de qualidade . Entre em contato conosco hoje mesmo para solicitar um orçamento para a usinagem do seu eixo de motor.