El mecanizado CNC de 5 ejes utiliza una máquina que puede moverse y girar simultáneamente en cinco ejes para mecanizar una pieza. Sus beneficios incluyen su alta idoneidad para fabricar piezas con diseños complejos y detalles intrincados, precisión, velocidad y eficiencia de producción.
Imagínese la pieza mecanizada por CNC más sofisticada que jamás haya visto; Existe una alta probabilidad de que sus fabricantes hayan confiado en el mecanizado de 5 ejes. Sin embargo, utilizar el proceso o subcontratar un centro de mecanizado CNC sólo debe realizarse después de comprenderlo.
Este artículo lo guiará a través del proceso de mecanizado CNC, con el objetivo de lograr una integración exitosa en su proyecto. Definirá el proceso, explicará cómo funciona y describirá sus aplicaciones típicas.
¿Qué es el mecanizado CNC de 5 ejes?
El mecanizado CNC de 5 ejes es una clase de mecanizado CNC que se basa en el uso de una máquina CNC de 5 ejes que puede mover y rotar simultáneamente cinco ejes (tres lineales y dos rotacionales).
En general, los tres ejes lineales son los ejes fundamentales que ayudan en el corte. Los tres ejes de giro son auxiliares, y la máquina sólo puede acceder a dos. Solo ayudan a orientar correctamente la pieza de trabajo (no participan en el corte).
También existe un límite en la cantidad de ejes que puede vincular simultáneamente a cinco porque puede generar una mayor complejidad del sistema de control, complejidad de programación y restricciones mecánicas.
La configuración CNC de 5 ejes es más diversa que la tradicional 3 ejes e 4 ejes Configuración del CNC debido a la cantidad de ejes que puede mover y rotar. Además, su configuración elimina la necesidad de múltiples configuraciones. Como resultado, hay menos necesidad de supervisión y se mejora la eficiencia de la producción.
¿Qué significa 5 ejes?
Los “5 ejes” en la técnica de mecanizado CNC representan los cinco ejes a lo largo de los cuales la herramienta de corte puede moverse y girar simultáneamente. La máquina CNC típica tiene tres ejes lineales (ejes fundamentales) y tres ejes de rotación (A, B y C) y la máquina de 5 ejes se moverá a lo largo de los ejes lineales y dos de los ejes de rotación.
Eje X
El eje X representa el movimiento horizontal de la herramienta de corte a lo largo de la plataforma de la máquina y puede ser de izquierda a derecha o de derecha a izquierda, según la configuración de la máquina. El movimiento a lo largo del eje X permite operaciones de mecanizado CNC como fresado, taladrado y contorneado.
Eje Y
El eje Y representa el movimiento lateral de la herramienta de corte y puede ser de adelante hacia atrás o de atrás hacia adelante, dependiendo de la configuración de la máquina. El movimiento a lo largo del eje Y permite operaciones de mecanizado CNC como fresado lateral, ranurado y perfilado.
Eje Z
El eje Z representa el movimiento vertical de la herramienta de corte. El movimiento puede ser hacia arriba y hacia abajo según el tipo de máquina CNC de 5 ejes. El movimiento a lo largo del eje Z permite operaciones de mecanizado CNC como taladrado, roscado y mandrinado.
Eje A
El eje A representa el movimiento de rotación de la herramienta de corte alrededor del eje X: inclinación o giro. Este eje permite una mayor flexibilidad y compatibilidad con socavados, chaflanes y características en ángulo.
Eje B
El eje B representa el movimiento de rotación de la herramienta de corte alrededor del eje Y. Este eje permite el mecanizado de múltiples lados y características de mecanizado como cavidades profundas, contornos intrincados y superficies curvas.
Eje C
El eje C representa el movimiento de rotación de la herramienta de corte alrededor del eje Z: se inclina o gira verticalmente.
Comparación entre mecanizado CNC de 3 ejes, 4 ejes, 3+2 ejes y 5 ejes
La diferencia significativa entre las diferentes clases de máquinas CNC es la cantidad de ejes que la herramienta de corte puede mover o girar. La siguiente tabla destaca las diferencias y similitudes entre las máquinas CNC de 3 ejes, 4 ejes, 3+2 ejes y 5 ejes.
| Feature | Mecanizado CNC de 3 ejes | Mecanizado CNC de 4 ejes | Mecanizado CNC de 3+2 ejes | Mecanizado CNC de 5 ejes |
| Descripción original | Adecuado para operaciones básicas de mecanizado CNC. La herramienta de corte puede moverse a lo largo de tres ejes (X, Y y Z) | Es adecuado para mecanizados complejos debido a su capacidad de girar a lo largo del eje horizontal. (es decir, la suma del eje de rotación (eje A). | La herramienta de corte se mueve simultáneamente en 3 ejes y gira en dos ejes de rotación indexados. Sin embargo, cambiar de los tres ejes a los ejes de rotación requiere un reposicionamiento constante. | La herramienta de corte puede moverse simultáneamente a lo largo de cinco ejes. |
| Eje X | Sí | Sí | Sí | Sí |
| Eje Y | Sí | Sí | Sí | Sí |
| Eje Z | Sí | Sí | Sí | Sí |
| Eje A | No | Sí | Sí | Sí |
| Eje B | No | No | Sí | Sí |
Tipos de máquinas CNC de 5 ejes
La principal distinción entre los diferentes tipos de máquinas CNC de 5 ejes es la ubicación del eje de rotación (el cabezal del husillo de la máquina o la mesa). A continuación se muestran los tres tipos comunes de sistemas CNC de 5 ejes para que pueda elegir el adecuado para su proyecto.
Cabeza a cabeza
Cabezal/Cabezal Las máquinas de 5 ejes tienen dos ejes giratorios en el cabezal del husillo de la máquina. Como resultado, no hay interferencia de herramientas ya que la mesa está fija, lo que garantiza una pieza de trabajo estacionaria.
La ubicación del eje giratorio también garantiza que las máquinas de 5 ejes de esta categoría puedan moverse alrededor de la pieza de trabajo. Por tanto, son adecuados para mecanizar piezas de gran tamaño. Por el contrario, todavía existe una limitación en el movimiento debido a la concentración de los dos ejes giratorios en el cabezal y en la mesa estacionaria.
Mesa/Cabeza
Las máquinas CNC con configuración Mesa/Cabezal tienen dos ejes giratorios en el cabezal y en la mesa. El eje de giro en el cabezal tiene un rango restringido debido a su posición, mientras que el eje giratorio colocado sobre la mesa no tiene límite.
Una ventaja del mecanizado del eje de mesa/cabezal sobre el cabezal/cabezal es que no hay limitación porque las piezas giran constantemente. Por el contrario, debido a que la pieza de trabajo descansa sobre el eje giratorio, la cantidad de elementos que se pueden mecanizar es limitada.
Mesa/Mesa
Una máquina de mesa/mesa de 5 ejes tiene ambos ejes giratorios sobre la mesa. Esto limita el eje de rotación, haciendo que la máquina sólo sea adecuada para mecanizar socavados. Además, la Mesa/Mesa tiene un espacio de trabajo mínimo y es más lenta (no viene con motores) que otros tipos de máquinas CNC de 5 ejes. No es adecuado para mecanizar componentes grandes o pesados.
Ventajas del mecanizado CNC de 5 ejes
Los sistemas CNC de 5 ejes siguen siendo una buena opción de mecanizado para muchos fabricantes de piezas debido a los inmensos beneficios que se destacan a continuación:
Adecuado para diseños complejos.
La razón más común por la que los fabricantes de piezas optan por máquinas CNC de 5 ejes es su idoneidad para máquinas con formas complejas. Antes de su desarrollo, estas piezas se fabrican mediante fundición, un proceso conocido por su mayor plazo de entrega. Por el contrario, las máquinas de 5 ejes son rápidas y sus movimientos adicionales permiten mecanizar piezas en diferentes ángulos y arcos sin accesorios especiales ni configuraciones adicionales.
Reposición reducida
El mecanizado CNC de 5 ejes elimina la necesidad de fabricar una pieza en secciones, que necesita fijación. La máquina puede acercarse a la pieza de trabajo en diferentes ángulos con menos configuraciones.
Reducción del costo de mano de obra por pieza
El mecanizado CNC de 5 ejes elimina tiempo y costos porque el operador de la máquina no toca la pieza de trabajo; no es necesario volver a fijarlo.
Mejores acabados superficiales
Otras máquinas CNC, especialmente las de 3 ejes, requieren plazos de entrega más largos para obtener mejores acabados superficiales. Sin embargo, las máquinas de 5 ejes pueden lograr un mejor acabado superficial en un tiempo reducido. Puede garantizar un mejor acabado superficial utilizando herramientas de corte corto para reducir la vibración.
Precisión de característica a característica
Las máquinas de 5 ejes tienen una función Cero o Inicio que reduce las imprecisiones debidas a cambios en la configuración o pérdida de alineación al retirar la pieza de la máquina. Además, existe una posibilidad reducida de alineación incorrecta durante el mecanizado.
Velocidades de corte más rápidas
Las máquinas CNC de 5 ejes tienen herramientas más cortas, lo que garantiza velocidades de corte más rápidas, carga reducida en el cortador y reducción de vibraciones y roturas, aumentando así la longevidad de la herramienta. Además, la perforación es más rápida que las máquinas CNC tradicionales debido a los ejes de rotación adicionales que fomentan una mejor orientación del cabezal.
Contras del mecanizado CNC de 5 ejes
Naturalmente, este tipo de máquinas CNC también tienen sus limitaciones, entre las que se incluyen las siguientes:
Costo
Incorporar una máquina CNC de 5 ejes a la configuración de su máquina supondrá un coste mayor que el de los centros de mecanizado CNC tradicionales. Además, el coste de mantenimiento es mayor debido a su mayor complejidad. Puede reducir el costo subcontratando a un proveedor de mecanizado CNC que brinde servicio de mecanizado de 5 ejes.
Programación CAD/CAM
Programar el movimiento de cada eje es más difícil porque los dos ejes de rotación adicionales se incorporan junto con los tres movimientos lineales. Esto significa que debe considerar el movimiento de cada eje para evitar interferencias y colisiones. Debido a la complejidad y la necesidad de precisión del mecanizado y calidad de la superficie, es posible que necesite el servicio de un programador CAD/CAM calificado.
Requiere habilidades avanzadas del operador
Además de la compleja programación CAD/CAM, el mecanizado de 5 ejes requiere operadores altamente cualificados debido a la tecnología avanzada.
Cómo configurar una máquina CNC de 5 ejes
Configurar una máquina CNC de 5 ejes es fácil porque no requiere complejos sistemas de sujeción ni accesorios para sujetar la pieza de trabajo.
Preparar el equipo de sujeción
Monte la pieza de trabajo de forma segura en el centro de la mesa de la máquina utilizando un tornillo de banco con abrazadera cero, una abrazadera hidráulica o un bloque montado de forma segura. Antes del mecanizado, la pieza de trabajo debe estar segura y accesible desde los cinco lados.
Preparar herramientas de corte
Prepare, mida y cargue herramientas de corte y portaherramientas en el cargador del cambiador automático de herramientas (ATC) de la máquina.
Realizar calibración
Antes de comenzar la producción, calibre la máquina mediante un software específico y una sonda de medición automática. Esto garantiza una calibración precisa en todos los ejes y minimiza la acumulación de tolerancia.
Verifique posibles colisiones
Antes de iniciar el ciclo de mecanizado, compruebe cuidadosamente si existen posibles zonas de colisión. Verificar la corrección de cada posición y la precisión de cada cambio de herramienta.
Ejecutar verificación previa al programa
Permita que todo el programa se ejecute paso a paso para verificar la corrección de cada posición y cambio de herramienta. Esto ayuda a prevenir accidentes y garantiza un funcionamiento sin problemas.
Aplicaciones del mecanizado CNC de 5 ejes
El mecanizado CNC de 5 ejes reduce los errores humanos, mejora la consistencia y garantiza un mecanizado de alta calidad. Las siguientes industrias utilizan la técnica de mecanizado CNC en la fabricación de piezas.
Industria aeroespacial
La industria aeroespacial depende cada vez más del mecanizado de 5 ejes debido a su precisión y porque muchas piezas aeroespaciales tienen diseños complejos y necesitan áreas de difícil acceso de máquina a máquina. Un ejemplo típico de pieza mecanizada de 5 ejes son las palas de la turbina, primero fundidas y luego mecanizadas para lograr la forma y el acabado superficial deseados.
Industria automotriz
La industria automotriz depende de máquinas de 5 ejes debido a la necesidad de consistencia y la estricta tolerancia requerida en la fabricación de sus herramientas. La industria prefiere principalmente opciones de fabricación de bajo costo, como fundición a presión y moldeo por inyección, con máquinas CNC de 5 ejes utilizadas en la fabricación de moldes y otros procesos de herramientas.
Industria médica
La industria médica requiere un proceso de fabricación que pueda alcanzar calidad y que sea compatible con diferentes materiales. Aunque el mecanizado de 3 y 4 ejes es adecuado para la industria, cuando se trabaja con piezas complejas, el mecanizado de 5 ejes es mejor. Además, las máquinas CNC son aplicables en impulsores médicos y componentes de escáneres CT.
Industria energetica
La industria energética es la columna vertebral de todos los demás sectores; Requiere componentes avanzados que superan los límites de ingeniería y uso de materiales. Por lo tanto, depende continuamente del mecanizado CNC de 5 ejes. Ejemplos de piezas mecanizadas CNC de 5 ejes en la industria energética son brocas, pistones, cilindros, varillas, cilindros y válvulas.
Sector industrial
El sector industrial tiene un enorme alcance y requiere componentes complejos para los que también son adecuadas las máquinas de 5 ejes. Sin embargo, funcionan más como un papel de apoyo, ya que las máquinas CNC generales, como las máquinas de 3 y 4 ejes, son las opciones comunes debido al costo y los tipos generales de piezas producidas.
Consejos para el mecanizado CNC de 5 ejes
Para maximizar la productividad y la eficiencia durante el mecanizado de 5 ejes, puede explorar las prácticas y consejos que se destacan a continuación:
Optimice las rutas de sus herramientas
La optimización de la trayectoria de la herramienta implica seleccionar las trayectorias más eficientes y efectivas para garantizar un desperdicio mínimo y una precisión máxima durante el mecanizado. Se pueden utilizar herramientas de software para optimizar las trayectorias de las herramientas. También se puede utilizar el fresado adaptativo, que permite a la máquina CNC ajustar la velocidad y la profundidad de corte en función de la pieza de trabajo.
Utilice las herramientas y materiales adecuados
Utilice la herramienta adecuada y materiales para garantizar piezas mecanizadas de alta calidad, reducción de residuos y tiempos de mecanizado más cortos.
Al seleccionar la herramienta, considere lo siguiente:
- Material que se está cortando
- Profundidad del corte
- Acabado deseado.
Las herramientas de acero rápido (HSS) son las mejores para materiales blandos, las herramientas de carburo son adecuadas para materiales más duros y las herramientas recubiertas de diamante son adecuadas para materiales abrasivos como compuestos y cerámicas.
Al seleccionar un material, considere sus propiedades y cómo se alinean con la parte final de la aplicación. Por ejemplo, elija titanio o acero inoxidable para piezas de alta resistencia y aluminio o magnesio para piezas ligeras.
Mantenga su máquina y herramientas
El mantenimiento regular de la fresadora CNC de 5 ejes y otras herramientas le garantizará un funcionamiento con el máximo rendimiento, reducirá el tiempo de inactividad y mejorará la calidad de las piezas. Las prácticas de mantenimiento incluyen:
- Mantener la máquina limpia regularmente
- Lubrique los componentes de la máquina según las recomendaciones del fabricante.
- Afilado y sustitución de herramientas siguiendo las recomendaciones del fabricante.
Optimice sus parámetros de corte
Optimice los parámetros de corte, como la velocidad de corte, la velocidad de avance y la profundidad de corte, para reducir el tiempo de mecanizado y mejorar la calidad de las piezas. Puede comenzar con valores bajos y aumentarlos gradualmente para obtener el resultado deseado. Además, deben controlarse durante el mecanizado y ajustarse según sea necesario.
Usar software de simulación
Con software de simulación como VERICUT, puede visualizar el proceso de mecanizado CNC de 5 ejes antes de que comience el mecanizado. Como resultado, puede optimizar las trayectorias de su herramienta y cortar los parámetros para mejorar la trayectoria de la herramienta.
Servicio de mecanizado CNC de 5 ejes Zintilon
Garantizar la calidad en el mecanizado CNC de 5 ejes requiere habilidades. Por lo tanto, la mejor manera de lograr calidad a un costo asequible es subcontratar a un proveedor de servicios de mecanizado CNC de 5 ejes de buena reputación.
En Zintilon ofrecemos calidad Servicios de mecanizado CNC de 5 ejes. para diferentes industrias. Nuestros equipos de ingenieros son expertos en la selección de materiales de mecanizado CNC y le ofrecerán recomendaciones para un mecanizado de alta calidad.
Contáctenos hoy y experimente un tiempo de entrega más rápido y precios de mercado competitivos.
Conclusión
El mecanizado CNC de 5 ejes le permite fabricar piezas con diseños complejos mientras disfruta de beneficios como operaciones de mecanizado más sencillas, velocidad y eficiencia de producción. Este artículo analiza la clase de mecanizado, cómo funciona y sus aplicaciones. ¿Busca un servicio de mecanizado CNC? Contáctenos.
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la máquina CNC más utilizada?
La máquina CNC más utilizada es la máquina CNC de 3 ejes. Su sencilla configuración permite que la herramienta de corte se mueva a lo largo de los tres ejes (X, Y y Z), lo que la hace adecuada para operaciones básicas de mecanizado CNC, como fresado, taladrado y otras operaciones de corte.
¿Cuantos ejes puede tener un mecanizado CNC?
El número de ejes que puede mover una máquina CNC puede ser hasta 12, lo que permite el movimiento a lo largo de los ejes X, Y, Z, A, B y C. Generalmente, las fresadoras CNC utilizan de 2 a 3 de los ejes fundamentales y dos o tres ejes de rotación utilizados en diferente grado por las máquinas de 3, 4 o 5 ejes. Este eje ayuda en el corte. Sin embargo, cualquier eje aparte de estos son auxiliares y solo ayudan en la orientación de la pieza de trabajo. Vincular un número mayor puede generar un sistema de control y restricciones mecánicas y de programación más complejos.
¿Existe una máquina CNC de 7 o 6 ejes?
Sí, hay máquinas CNC de 6 y 7 ejes con ejes de rotación adicionales a lo largo de los ejes X, Y y Z estándar. Estas máquinas tienen mayor flexibilidad y mayor precisión y son aplicables en industrias que requieren tolerancias muy estrictas. Sin embargo, no son comunes porque el control complejo, la programación y las limitaciones mecánicas que ocurren cuando se conectan más de 5 a la vez no tienen sentido.
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