1 Método de Pesquisa 

1.1 Abordagem de Design

O estudo avaliou como decisões geométricas e de tolerância específicas influenciam o custo da usinagem CNC. Três categorias de peças representativas foram selecionadas:

1. invólucros de parede fina,

2. eixos de precisão,

3. suportes funcionais feitos de alumínio 6061-T6, aço inoxidável 304 e POM.

Cada categoria foi modelada com características variáveis, incluindo profundidade do rebaixo, raio da concordância, contagem de furos, geometria do chanfro e largura da faixa de tolerância. Todas as variações de características foram projetadas para corresponder às restrições industriais comumente encontradas e às faixas de capacidade dos fornecedores.

1.2 Fontes de Dados

Os dados se originaram de:

• registros de tempo de ciclo obtidos de centros de usinagem verticais de três e quatro eixos usados na produção de rotina,
• medições de desgaste da ferramenta coletadas por meio de pré-ajustadores,
• simulações de trajetória de ferramenta geradas por CAM com base no Mastercam 2024,
• planilhas de detalhamento de custos fornecidas pelo departamento de planejamento da produção.

Para garantir a consistência, todos os parâmetros de usinagem foram normalizados usando a mesma classe de ferramenta de corte, janela de velocidade do fuso e condições de refrigeração.

1.3 Ferramentas e Reprodutibilidade

O experimento usou:

• Mastercam 2024 para geração de trajetória de ferramenta,
• micrômetros digitais Mitutoyo para validação dimensional,
• um modelo de custo padronizado (mão de obra, custo da máquina por hora, custo do material, custo da ferramenta).

O fluxo de trabalho é totalmente replicável aplicando geometrias CAD idênticas, configurações CAM e estoque de material.

2 Resultados e Análise

2.1 Comparação do Tempo de Ciclo

A Tabela 1 resume a mudança no tempo de ciclo ao simplificar características não funcionais.
(No documento final, use uma tabela de três linhas com alinhamento e unidades adequados.)

Tabela 1 Redução de Características vs. Mudança no Tempo de Ciclo

Os resultados indicam que rebaixos simplificados e raios padronizados reduzem significativamente as passagens de usinagem. Rebaixos mais profundos e raios personalizados pequenos mostraram a maior correlação com o aumento do desgaste da ferramenta e ciclos de desbaste/acabamento estendidos.

2.2 Impacto da Tolerância

A expansão das faixas de tolerância de ±0,01 mm para ±0,05 mm reduziu o tempo de acabamento em 14–19%. As etapas de compensação da deflexão da ferramenta foram reduzidas de acordo, e menos iterações de inspeção foram necessárias.

2.3 Comparação com Descobertas Existentes

Estudos existentes sobre modelagem de custos CNC relatam tendências semelhantes na relação entre faixas de tolerância e tempo de acabamento. O experimento confirma essas observações e quantifica o benefício para a produção multimaterial.

3 Discussão

3.1 Interpretação das Descobertas

A maioria das reduções de custos se origina da simplificação da trajetória da ferramenta e do engajamento otimizado do cortador. Raios maiores permitem estratégias de alta alimentação, reduzindo o desgaste da ferramenta. O alargamento da tolerância diminui diretamente as passagens de acabamento, especialmente para componentes de aço inoxidável, onde a resistência ao corte é alta.

3.2 Limitações

• Apenas três materiais foram avaliados; ligas resistentes ao calor e titânio não foram incluídos.
• A usinagem de cinco eixos foi excluída, o que limita a aplicabilidade a geometrias aeroespaciais complexas.
• A modelagem de custos assumiu taxas de mão de obra e eletricidade estáveis, que podem diferir entre as regiões.

3.3 Implicações Práticas

Os fabricantes que projetam peças CNC para produção rápida podem incorporar essas dicas DFM para reduzir o custo por unidade sem alterar o desempenho estrutural. A padronização de raios e o ajuste de tolerâncias não críticas são particularmente eficazes em lotes de menos de 500 peças/mês.

4 Conclusão

A avaliação demonstra que o uso consistente de diretrizes DFM—simplificação geométrica, raios otimizados e faixas de tolerância razoáveis—reduz o custo da usinagem principalmente por meio da diminuição do tempo de ciclo e do uso da ferramenta. Esses insights apoiam aplicações futuras em redesenho de componentes e benchmarking de fornecedores. Pesquisas futuras podem se expandir para usinagem de vários eixos e ligas complexas.