Introducción
La industria del mecanizado CNC innova constantemente para llenar los vacíos funcionales que deja una máquina. En el proceso, crea máquinas distintas entre sí.
Una innovación popular en el mecanizado es la adición de movimientos de corte. Como se expresa en su "eje", cuantos más movimientos tenga una máquina, más capaz y versátil será.
A continuación, comparamos la diferencia entre una máquina CNC de 3 ejes y una de 5 ejes. Detallamos sus ventajas e inconvenientes y en qué se diferencian en distintos aspectos.
¿Qué significa eje?
Antes de explicar las máquinas-herramienta destacadas, aprendamos primero qué significa el término "eje". Después de todo, es probable que usted también se pregunte: "¿Qué es un eje en una máquina CNC?".
Como en la mayoría de las aplicaciones, la palabra "eje" denota dirección. En el mecanizado CNC, el término "eje" expresa el número de movimientos o direcciones en que puede moverse la herramienta de corte o la pieza. A menudo, una máquina herramienta tendrá al menos tres ejes lineales denominados ejes XYZ respectivamente.
El eje X se refiere al movimiento lineal de la herramienta de corte de derecha a izquierda o viceversa. El eje Y expresa el movimiento delante-detrás, mientras que el eje Z denota el movimiento arriba-abajo. En una máquina de 3 ejes, la pieza suele estar inmóvil mientras se mueve la herramienta de corte.
Sin embargo, además de estos ejes lineales, algunas máquinas incorporan ejes giratorios, denominados ABC. El cuarto eje (eje A) añade movimiento de rotación alrededor del eje X. Al mismo tiempo, el eje B complementa la rotación con el eje Y.
Al añadir ejes giratorios, el proceso de corte es más rápido y preciso. Al añadir más movimiento, la herramienta de corte puede trabajar en más lados y ángulos. Esto proporciona a la máquina una mayor flexibilidad y capacidades añadidas.
Mecanizado en 3 ejes
Una máquina CNC de 3 ejes es una herramienta estándar utilizada en proyectos de fabricación básicos. Cuenta con una herramienta que puede moverse a lo largo de los ejes XY y Z para el corte en profundidad. Otras máquinas CNC de 3 ejes tendrán una mesa móvil para acomodar el movimiento de arriba hacia abajo, mientras que el cortador es específico de los ejes XY.
Estas herramientas se mueven en direcciones lineales y se limitan a tareas no complejas. Las máquinas de tres ejes son ideales para fabricar objetos en 2D o 2,5D, pero rara vez en diseños complejos en 3D. Las geometrías deben ser mínimas si quieren adaptarse a la fabricación en 3D.
Las máquinas CNC de tres ejes se utilizan mejor para funciones básicas como cortar bordes, taladrar orificios o roscar. Su movimiento limitado también implica una capacidad y fabricación limitadas.
Estos son los tipos de máquinas CNC de 3 ejes más comunes en el mercado:
- Fresadoras CNC
- Tornos CNC
- Taladradoras CNC
Mecanizado en 5 ejes
Una máquina CNC de 5 ejes funciona con ejes "XYZ más AB". Además de los movimientos lineales estándar, se añaden dos movimientos giratorios. Esto permite a la máquina trabajar con formas complejas e intrincadas en un objeto.
Los movimientos añadidos variarán en función del tipo de herramienta de mecanizado de 5 ejes. Puede tener una máquina CNC de 5 ejes cuya herramienta de corte sólo se mueva en los ejes XYZ pero que tenga un cabezal de herramienta y una mesa giratorios entre las operaciones. También puede tener una máquina que permite que la pieza de trabajo y la fresa giren simultáneamente durante la operación. Otro tipo utiliza un cabezal que puede estar fijo o girar en la mayoría de direcciones.
Los dos ejes más permiten capacidades más precisas y versátiles. Con una máquina de 5 ejes, puede crear piezas 3D complejas con un acabado aún más suave.
También es posible el fresado continuo, ya que las fresas pueden seguir las curvaturas del diseño. Puede abordar un diseño en todos los ángulos y eliminar la necesidad de reposicionar las piezas de trabajo. Incluso una pieza compleja en 3D puede acabarse en una sola operación.
Las máquinas de 5 ejes más comunes son:
- Fresadoras CNC
- Máquina CNC continua de 5 ejes
- Fresadoras CNC de 5 ejes
Máquina de 3 ejes frente a máquina de 5 ejes
La diferencia en el número de ejes de estas máquinas parece marginal. Sin embargo, esta simple diferencia las separa en muchos aspectos comparables. Veamos a continuación cómo se comparan las máquinas de 3 ejes con las de 5 ejes.
1. Aplicación
Las máquinas CNC de 3 ejes son innegablemente limitadas en comparación con la variante de 5 ejes. Esto limita a las primeras a trabajar con diseños sencillos que no necesitan contornos o ángulos adicionales. A menudo, las máquinas de 3 ejes son las más adecuadas para producir piezas sencillas basadas en objetos planos. Son ideales para realizar tareas sencillas como taladrar agujeros o cortar bordes. Las máquinas de 3 ejes son habituales en la fabricación de piezas para automoción, electrónica y fabricación.
En comparación, las máquinas de 5 ejes fabrican piezas precisas para uso médico o aeroespacial. Estas máquinas proporcionan un acabado más suave y un resultado más preciso. Estas máquinas admiten geometrías complejas y detalles rigurosos.
2. Velocidad de producción
En esta categoría, la máquina de 5 ejes supera a la de 3 ejes. El movimiento XYZ limitado de la máquina de 3 ejes implica un tiempo de fabricación más lento. Esto no sólo limita la velocidad, sino que también requiere cambios de herramienta entre operaciones. También hay que reposicionar manualmente la pieza, ya que la mesa no gira.
Todas estas discrepancias no suponen un reto en las máquinas de 5 ejes. Su movimiento añadido no sólo añade velocidad, sino que también elimina los cambios de herramienta. Puede insertar la pieza y dejar que la máquina automatice la mayor parte del trabajo.
3. Mantenimiento
La regla general en el mecanizado es que cuanto más compleja es la máquina, más difícil es su mantenimiento. El mantenimiento de las máquinas de 3 ejes es menos exigente porque son herramientas más sencillas. Con menos piezas móviles y una estructura más pequeña, las máquinas de 3 ejes no necesitan medidas adicionales para mantenerse a punto.
En cambio, la máquina de 5 ejes necesitará medidas de mantenimiento más específicas. El mayor mantenimiento se debe a las piezas móviles añadidas y a una estructura compleja. Debido al mayor número de movimientos durante el funcionamiento, las piezas son más propensas al desgaste.
4. Eficacia
Sin duda, ambas máquinas son equipos eficaces. Funcionan eficazmente en sus respectivas aplicaciones. Pero las máquinas de 5 ejes tienen una mayor flexibilidad de funcionamiento. Pueden hacer más que las funciones básicas de una máquina de 3 ejes con mejor calidad.
El funcionamiento de la máquina en 5 ejes también ahorra tiempo, ya que requiere menos intervención manual. Los cambios de herramienta se reducen gracias a los movimientos integrados. Puede terminar una pieza en una sola operación sin reposicionar las herramientas ni el objeto.
5. Coste
Otro factor que provoca una brecha significativa entre ambos es el coste global. Desde la compra hasta la programación y el funcionamiento, el coste supone una gran diferencia.
Una máquina CNC estándar de 3 ejes puede costar alrededor de 1,5 millones de euros. US$25.000 a US$50.000según el tipo y la marca. Este es el precio medio de compra de este tipo de máquinas, que puede incluir o no los costes de programación.
Para adquirir una máquina CNC de 5 ejes se necesitan al menos 180.000 USD. Las máquinas más grandes y las marcas más populares pueden costar más de $500.000 USD.
Además del precio de instalación inicial, tendrá que pagar los costes de programación y funcionamiento. Las máquinas CNC consumen mucha electricidad. Una máquina CNC de 20 CV con una potencia nominal de 7 kW/h puede salirle por un $1,400 factura mensual de electricidad.
La mayoría de las máquinas incluyen un paquete de herramientas estándar. Si necesita herramientas más específicas que no estén incluidas en el paquete, incurrirá en costes adicionales. Por último, también hay que tener en cuenta los costes de mantenimiento. En última instancia, las máquinas CNC de 5 ejes le costarán una cantidad más significativa.
6. Manejo de
Los requisitos de funcionamiento de una máquina CNC de 3 ejes son menores que los de las máquinas CNC de 5 ejes. Esto se basa en la complejidad de funcionamiento de ambas.
Dado que los 5 ejes son más complejos, se necesita formación y conocimientos especializados para programarlos y utilizarlos. Un mayor número de piezas móviles también implica una supervisión crítica durante el funcionamiento. Como la máquina de 3 ejes es menos compleja, es más fácil de manejar y utilizar. La resolución de errores de funcionamiento también es más crítica y difícil en las máquinas de 5 ejes.
Conclusión
Existe una gran diferencia entre el funcionamiento de una máquina CNC de 3 ejes y una de 5 ejes. Entre otros factores, las dos tienen ofertas distintas que se adaptan a aplicaciones diferentes.
A la hora de elegir entre una y otra, su aplicación debe ser el factor principal que dicte su opción. Si su fabricación necesita producir piezas sencillas, una máquina de 3 ejes es la adecuada para usted. Aunque no tiene la flexibilidad de una de 5 ejes, es adecuada para este tipo de aplicaciones.
Opte por una máquina de 5 ejes sólo cuando vaya a producir piezas más complejas que una de 3 ejes no pueda manejar. Comprender la escala de sus necesidades de producción también es clave para obtener la máquina más adecuada.