Una máquina CNC de 5 ejes es una herramienta increíble para necesidades de fabricación complejas. En una máquina CNC de 5 ejes, la herramienta de corte puede moverse a lo largo de los ejes X, Y y Z, además de dos ejes giratorios que funcionan simultáneamente. Puede cortar piezas de trabajo desde casi cualquier dirección.
Estas máquinas manejan diseños intrincados con tolerancias muy ajustadas. Por eso se utilizan en industrias en las que el detalle y la calidad son fundamentales. Ayudan a los fabricantes a cumplir normas exigentes. Muchos sectores, como el aeroespacial, la automoción y el médico, confían en este tipo de máquinas para producir álabes de turbina, piezas de motor e instrumentos quirúrgicos. Este artículo profundiza en la herramienta, así que empecemos.
Mecanizado CNC de 5 ejes: visión general
Los cinco ejes
El mecanizado CNC de 5 ejes utiliza cinco direcciones de movimiento diferentes. Crea piezas complejas con gran precisión. Incluyen tres movimientos en línea recta y dos movimientos de rotación.
Ejes lineales
Los tres ejes lineales son la base de todo mecanizado CNC:
- Eje X: Los movimientos a izquierda y derecha se controlan mediante el eje X. El eje horizontal permite que la herramienta de corte o la pieza se desplace de izquierda a derecha. Crea anchura en la pieza mecanizada. El eje X es necesario para realizar características horizontales como ranuras y cajeras.
Eje Y: Gestiona el movimiento de adelante hacia atrás. El eje Y es perpendicular al eje X, y juntos producen el corte bidimensional. Concretamente, este eje permite el movimiento hacia delante y hacia atrás del cabezal de corte. Determina la profundidad de los cortes en relación con la parte frontal de la máquina. El eje Y permite crear características que recorren la longitud de la pieza.
Eje Z: Gestiona el movimiento a lo largo del eje vertical, lo que permite que la herramienta de corte se mueva hacia arriba y hacia abajo. El eje vertical garantiza la profundidad de corte correcta en el material. El eje Z posibilita diferentes alturas y profundidades en la pieza.
Con estos movimientos, la herramienta de corte puede situarse en cualquier espacio tridimensional.
Ejes de rotación
Lo que distingue al mecanizado en 5 ejes son los dos ejes de rotación adicionales. Estos ejes permiten que la pieza gire alrededor de los ejes X e Y, lo que le confiere una capacidad excepcional para crear diseños complejos e intrincados.
- Eje A: Rotación alrededor del eje X. Este eje de inclinación permite que la herramienta de corte se aproxime a la pieza de trabajo en varios ángulos. La rotación del eje A suele producirse mediante el movimiento de la mesa en máquinas de tipo muñón.
Eje B: Rotación alrededor del eje Y. Esto permite que la herramienta o la pieza giren perpendicularmente a la dirección de corte. En muchas máquinas, la rotación del eje B se produce mediante el giro del cabezal del husillo.
A veces, hay un eje C. Funciona con una combinación del eje A o B. La combinación específica depende del diseño de la máquina y de su uso previsto.
Configuraciones de máquinas
Las máquinas de 5 ejes están disponibles en varias configuraciones:
- Mesa: La pieza gira sobre una mesa móvil mientras que la herramienta de corte se desplaza en línea recta.
- Cabeza/Cabeza: La pieza permanece inmóvil mientras la herramienta de corte se mueve y gira
- Cabeza/Mesa: Parte de la rotación se produce en la mesa, parte en el cabezal de corte
El trabajo conjunto de estos cinco ejes permite a los fabricantes fabricar piezas complejas con una sola configuración, lo que reduce el tiempo de producción y mejora la precisión.
El proceso de trabajo:
El trabajo comienza cuando los ingenieros diseñan un modelo CAD en 3D. Después, los datos se traducen a código G para su uso en máquina mediante software CAM. El operario coloca el material, añade las herramientas de corte y ajusta las posiciones de los ejes de la máquina. Durante el mecanizado, la herramienta se mueve en los ejes X/Y/Z y, al mismo tiempo, dos ejes de rotación (A/B/C) pueden inclinar o girar la pieza. El proceso de mecanizado indexado detiene el corte mientras se reposiciona el eje. Funciona sin parar, manteniendo siempre el movimiento de cinco ejes al mismo tiempo. La rotación de doble eje permite utilizar varias herramientas desde cualquier ángulo. Además, permite crear formas detalladas en una sola configuración con una precisión extrema.
Ventajas del mecanizado CNC de 5 ejes
Configuración más sencilla
Las máquinas pueden manipular piezas desde distintos ángulos en la misma configuración. No es necesario reajustar la pieza manualmente. Al haber menos pasos, las posibilidades de error disminuyen y la precisión de las dimensiones es mayor. Las empresas han descubierto que el tiempo de preparación se reduce hasta 60% cuando se utiliza el mecanizado en 5 ejes en comparación con el mecanizado en 3 ejes.
Mayor precisión y exactitud
Estas máquinas son tan precisas que las tolerancias alcanzan ±0,0002 pulgadas. Pueden mantener una gran precisión en objetos complejos. El movimiento continuo de la pieza en todas direcciones evita errores de desalineación. La fabricación precisa es muy importante para las piezas utilizadas en la industria aeroespacial y la medicina.
Funciones avanzadas de geometría
Estas máquinas pueden realizar diseños que son difíciles o imposibles de hacer a mano. Pueden trabajar fácilmente con socavados, formas curvas y superficies en ángulo. Esta tecnología le permite ver todos los lados de una pieza excepto donde está sujeta.
Mejor acabado superficial
En comparación con el fresado de 3 ejes, las herramientas de corte más cortas reducen las vibraciones hasta 50%. Se evita la aparición de marcas de escalones si sus herramientas están perpendiculares a una superficie curva. Esto le permite obtener mejores acabados con menos necesidad de trabajo de postproducción.
Costes del mecanizado CNC de 5 ejes
El mecanizado CNC de 5 ejes requiere un importante compromiso financiero. Tanto las máquinas para principiantes como las de iniciación tienen un precio de entre $50.000 y $200.000. Las de precio medio se valoran entre $200.000 y $500.000.
Los sistemas más avanzados cuestan a veces más de un millón de dólares. Aparte del coste de la máquina, las empresas deben comprar software CAM especializado que cuesta entre $15.000 y $40.000. Por término medio, los operarios cualificados cobran entre $60.000 y $90.000 al año. Mantener la máquina cada año requiere gastar entre 5 y 10% de su valor. Muchas instalaciones requieren actualizaciones de potencia, refrigeración y suelo para un mejor soporte. Además, tener herramientas y accesorios especiales también aumenta el coste. Llevar a cabo programas de formación requiere tiempo y dinero.
Los fabricantes aún suelen obtener resultados positivos de estos costes. El precio de las piezas complejas suele ser más elevado. Cuando se tarda menos en configurar y trabajar, aumenta la eficacia. La capacidad de mecanizar piezas aeroespaciales y médicas le da acceso a los mejores mercados si desea mejorar su proceso de mecanizado con máquinas CNC de 5 ejes. ¡Contacte BROUI CNC hoy y obtenga el mejor precio para su negocio!
Comparación del mecanizado en 5 ejes con el mecanizado en 3 ejes y 3+2 ejes
Conocer las diferencias entre el mecanizado de 5 ejes, 3 ejes y 3+2 es necesario a la hora de decidir cuál es el mejor enfoque de mecanizado CNC. Existen grandes diferencias entre las tecnologías de mecanizado que influyen en la fabricación, los gastos y los tipos de aplicaciones que pueden manejar.
| Característica | Mecanizado en 3 ejes | Mecanizado 3+2 | Mecanizado en 5 ejes |
| Ejes | X, Y, Z (sólo lineal) | X, Y, Z más dos ejes de rotación fijos | X, Y, Z más dos ejes de rotación continuos |
| Movimiento | Movimiento lineal en tres direcciones | Movimiento lineal con rotación indexada | Movimiento simultáneo en los cinco ejes |
| Operación | La herramienta se mueve en línea recta | La pieza se coloca en ángulos fijos antes del corte en 3 ejes | La herramienta puede aproximarse a la pieza desde cualquier ángulo de forma continua |
| Requisitos de instalación | Para piezas complejas se necesitan varias configuraciones | Configuraciones reducidas en comparación con los 3 ejes | Montajes mínimos, a menudo una sola producción |
| Capacidad de complejidad | Limitado a geometrías simples | Puede manipular piezas moderadamente complejas | Ideal para geometrías muy complejas |
| Longitud de la herramienta | A menudo se necesitan herramientas más largas | Son posibles herramientas más cortas y rígidas | Herramientas lo más cortas posible para una mayor rigidez |
| Acabado superficial | Calidad de acabado básica | Acabado mejorado sobre 3 ejes | Acabado superficial superior |
| Complejidad de la programación | Simple | Moderado | Complejo |
| Coste inicial | Más bajo | Moderado | Más alto |
| Aplicaciones ideales | Piezas sencillas, prototipos | Piezas complejas sin contornos continuos | Componentes aeroespaciales, implantes médicos, moldes complejos |
| Duración del ciclo | El más largo | Moderado | El más corto |
| Precisión | Bien | Mejor | Mejor |
El mecanizado 3+2 ofrece una alternativa entre las capacidades sencillas de 3 ejes y las capacidades completas de 5 ejes. Esta máquina utiliza cinco ejes, con el cuarto y el quinto girando para mantener la pieza en su sitio mientras se corta. Con este método, una pieza puede mecanizarse desde todos los lados sin necesidad de reposicionarla todo el tiempo.
Con el mecanizado en 5 ejes, puede mover todos los ejes al mismo tiempo sin detenerse. Por eso es perfecto para superficies contorneadas que requieren detalles adicionales. Aunque la programación es más complicada y costosa, proporciona la mejor precisión para piezas detalladas. Son muy importantes en sectores de fabricación como el aeroespacial y el de dispositivos médicos.
Elegir las máquinas CNC de 5 ejes adecuadas
Especificaciones principales: Comprobar las dimensiones del área de trabajo. Verificar el rango de velocidad y potencia del cabezal. Examine los límites de recorrido del eje. Observe la capacidad de carga máxima de la mesa. Revise los valores de precisión de posicionamiento y repetibilidad.
Características del sistema de control: Evalúe la sencillez de la interfaz. Compruebe la capacidad de detección de colisiones. Considere las opciones de simulación de la trayectoria de la herramienta. Busque funciones avanzadas como el mecanizado adaptativo. Compruebe la compatibilidad del postprocesador con su software CAM.
Consideraciones presupuestarias: Aunque el precio de compra inicial es elevado, hay que calcular los costes de instalación y formación. Tenga en cuenta los gastos de mantenimiento. Presupueste el utillaje y los accesorios. Evalúe el plazo potencial de retorno de la inversión.
Soporte del fabricante: Investigar la disponibilidad de asistencia técnica. Compruebe la accesibilidad de las piezas de repuesto. Investigue los programas de formación ofrecidos. Revise las condiciones de la garantía. Tenga en cuenta la reputación del fabricante en el sector.
Conclusión
El mecanizado CNC de 5 ejes ha cambiado la fabricación moderna. Con tres ejes lineales (X, Y y Z) y dos ejes giratorios (A y B), la máquina crea piezas complejas en una sola configuración. Las máquinas cuestan más al principio, pero ahorran dinero con el tiempo. Abren nuevos caminos a medida que avanza la tecnología. Reducen los costes de mano de obra y minimizan los errores. Muchas industrias dependen ahora de esta tecnología.
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