A fresagem CNC é mais manual do que você pensa

Estive em Pasadena CA para a Superconferência Hackaday 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 tinha que ser legal o suficiente para ocupar o 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 Laboratório de Design, conheço o funcionamento. Isso deixou uma escolha óbvia: algo Jolly Wrencher na fresadora CNC industrial de três eixos Tormach.

Uma fresadora CNC é uma ferramenta incrível, mas não é um robô onisciente comedor de metal ao qual você pode simplesmente entregar um arquivo de projeto. Se você pensava que ter uma fresadora CNC iria transformá-lo em um monstro de corte de metal que não precisa de experiência, você está 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 vão para os lados. O bom senso, a experiência e a contribuição de Dan foram necessários em cada etapa do processo. Honestamente, fiquei surpreso com a semelhança de todo o procedimento com o fresamento manual. Então, se você quiser saber como é sentar-se 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 Bézier. Tentar combinar todos os cantos agudos infinitesimais resultantes deixaria o software CAD (Fusion 360) maluco. Então, em vez disso, Dan traçou sobre a imagem original curvas totalmente novas e suaves e descobriu algo indistinguível do original aos meus olhos, mas muito mais fácil de manusear pelo computador.

Com o contorno desejado definido, tivemos que escolher nossas ferramentas. Aqui, há uma compensação entre ser fiel ao arquivo de entrada e fazer a peça em pouco tempo. Se Dan escolhesse uma cabeça de corte muito grande na fresa, seria impossível cortar os detalhes finos - em particular, as pontas das chaves têm cantos internos, e a nitidez destes é limitada pelo diâmetro da broca. Fazer a peça inteira com a cabeça mais fina ficaria melhor, mas demoraria uma eternidade. Assim, a estratégia usual é fazer um passe áspero para retirar a maior parte do alumínio e depois fazer passes mais finos com a ferramenta menor. Mas quão grande é grande e quão pequeno é pequeno? E duas passagens são suficientes ou devemos ir para três?

No final, este é um julgamento. A troca dos cabeçotes de ferramentas é muito rápida no Tormach, mas não é feita 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 do 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 isso. Uma passagem final com uma broca chanfrada foi adicionada apenas para exibição: porque gosto da aparência de bordas curvas e chanfradas e nunca conseguiria 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 no corte de alumínio com essas cabeças de ferramentas específicas. Ainda assim, ele arrogantemente definiu a taxa de avanço para cerca do 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 dependiam de seu conhecimento do software, da máquina, das ferramentas e do material que estamos cortando. Um novato, como eu, já teria perdido o jogo, CNC que se dane.

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 então começamos a procurar sucata de barra de alumínio. O crânio foi planejado para ter cerca de 4 ″ (chame de 10 cm) quadrado, e a loja tinha barras um pouco maiores que só precisavam ser cortadas. Uma boa lubrificação e uma lâmina de metal limpa e afiada na serra de corte fizeram um trabalho rápido com uma barra robusta de alumínio, mas isso era essencialmente como você faria em casa com um pouco de fluido de corte e uma serra de corte. Apenas mais rápido.