Uma máquina CNC de 5 eixos é uma ferramenta incrível para necessidades complexas de fabricação. Em uma máquina CNC de 5 eixos, a ferramenta de corte pode se mover ao longo dos eixos X, Y e Z, além de dois eixos de rotação que operam simultaneamente. Ela pode cortar peças de trabalho em praticamente qualquer direção.
Essas máquinas lidam com projetos complexos com tolerâncias rígidas. É por isso que elas são usadas em setores em que o detalhamento e a qualidade são fundamentais. Elas ajudam os fabricantes a atender a padrões exigentes. Muitos setores, como o aeroespacial, o automotivo e o médico, dependem dessas máquinas para produzir lâminas de turbina, peças de motor e instrumentos cirúrgicos. Este artigo explora mais profundamente a ferramenta, portanto, vamos começar.
Trabalho de usinagem CNC de 5 eixos - Visão geral
Os cinco eixos
A usinagem CNC de 5 eixos usa cinco direções de movimento diferentes. Ela cria peças complexas com alta precisão. Isso inclui três movimentos em linha reta e dois movimentos rotacionais.
Eixos lineares
Os três eixos lineares são a base de toda a usinagem CNC:
- Eixo X: Os movimentos para a esquerda e para a direita são controlados pelo eixo X. O eixo horizontal permite que a ferramenta de corte ou a peça de trabalho se mova na direção da esquerda para a direita. Ele cria largura na peça usinada. O eixo X é necessário para criar características horizontais, como ranhuras e cavidades.
Eixo Y: Ele gerencia o movimento da frente para trás. O eixo Y é perpendicular ao eixo X e, juntos, eles produzem o corte bidimensional. Especificamente, esse eixo permite o movimento para frente e para trás do cabeçote de corte. Ele determina a profundidade dos cortes em relação à parte frontal da máquina. O eixo Y permite que você crie recursos que percorrem o comprimento da peça.
Eixo Z: Ele gerencia o movimento ao longo do eixo vertical, o que permite que a ferramenta de corte se mova para cima e para baixo. O eixo vertical garante a profundidade correta de corte no material. O eixo Z possibilita diferentes alturas e profundidades na peça de trabalho.
A ferramenta de corte pode ser colocada em qualquer espaço tridimensional com esses movimentos.
Eixos rotacionais
O que distingue a usinagem de 5 eixos são os dois eixos rotacionais adicionais. Esses eixos permitem que a peça de trabalho gire em torno dos eixos X e Y, proporcionando recursos excepcionais para criar projetos complexos e intrincados.
- Eixo A: Rotação em torno do eixo X. Esse eixo de inclinação permite que a ferramenta de corte se aproxime da peça de trabalho em vários ângulos. A rotação do eixo A geralmente ocorre por meio do movimento da mesa em máquinas do tipo munhão.
Eixo B: Rotação em torno do eixo Y. Isso permite que a ferramenta ou a peça de trabalho gire perpendicularmente à direção de corte. Em muitas máquinas, a rotação do eixo B ocorre por meio do giro do cabeçote do fuso.
Às vezes, há um eixo C. Ele funciona com uma combinação dos eixos A ou B. A combinação específica depende do projeto da máquina e de seu uso pretendido.
Configurações da máquina
As máquinas de 5 eixos vêm em várias configurações:
- Mesa/Mesa: A peça de trabalho gira em uma mesa móvel enquanto a ferramenta de corte se move em linhas retas
- Cabeça/Cabeça: A peça de trabalho permanece imóvel enquanto a ferramenta de corte se move e gira
- Cabeça/Mesa: Parte da rotação ocorre na mesa, parte no cabeçote de corte
Esses cinco eixos trabalhando juntos permitem que os fabricantes façam peças complexas em uma única configuração, reduzindo o tempo de produção e melhorando a precisão.
O processo de trabalho:
O trabalho começa quando os engenheiros projetam um modelo CAD 3D. Depois disso, os dados são traduzidos em código G para uso da máquina usando o software CAM. O operador posiciona o material, adiciona as ferramentas de corte e ajusta as posições dos eixos da máquina. Durante a usinagem, a ferramenta se move nos eixos X/Y/Z e, ao mesmo tempo, dois eixos de rotação (A/B/C) podem inclinar ou girar a peça de trabalho. O processo de usinagem indexada interrompe o corte enquanto o eixo é reposicionado. Ele opera sem parar, sempre mantendo o movimento de cinco eixos ao mesmo tempo. A rotação de eixo duplo possibilita o uso de várias ferramentas de qualquer ângulo. Além disso, permite a criação de formas detalhadas em uma única configuração com extrema precisão.
Vantagens da usinagem CNC de 5 eixos
Configuração mais fácil
As máquinas podem manusear peças de diferentes ângulos na mesma configuração. Não é necessário reajustar a peça de trabalho manualmente. Como há menos etapas, as chances de erro diminuem e a precisão das dimensões é maior. As empresas descobriram que o tempo de preparação é reduzido em até 60% quando se usa 5 eixos em comparação com a usinagem de 3 eixos.
Precisão e exatidão aprimoradas
Essas máquinas são tão precisas que as tolerâncias chegam a ±0,0002 polegadas. Elas podem manter alta precisão em objetos complexos. O movimento contínuo da peça de trabalho em todas as direções evita erros de desalinhamento. A fabricação precisa é muito importante para peças usadas na indústria aeroespacial e na medicina.
Recursos avançados de geometria
Essas máquinas podem fazer projetos que são difíceis ou impossíveis de serem feitos à mão. Elas podem trabalhar facilmente com cortes inferiores, formas curvas e superfícies angulares. Essa tecnologia permite que você veja todos os lados de uma peça, exceto onde ela está fixada.
Melhor acabamento de superfície
Em comparação com o fresamento de 3 eixos, as ferramentas de corte mais curtas reduzem as vibrações em até 50%. Evita-se o aparecimento de marcas de passo se suas ferramentas estiverem perpendiculares a uma superfície curva. Isso permite que você obtenha melhores acabamentos com menos necessidade de trabalho de pós-produção.
Custos da usinagem CNC de 5 eixos
A usinagem CNC de 5 eixos exige um compromisso financeiro significativo. As máquinas para iniciantes e para principiantes têm preços entre $50.000 e $200.000. Os carros de preço médio são avaliados entre $200.000 e $500.000.
Os sistemas mais avançados às vezes custam mais de um milhão de dólares. Além do custo da máquina, as empresas precisam comprar um software CAM especializado que custa entre $15.000 e $40.000. Em média, os operadores qualificados recebem entre $60.000 e $90.000 por ano. A manutenção da máquina a cada ano exige um gasto de 5-10% de seu valor. Muitas instalações exigem atualizações de energia, resfriamento e piso para melhor suporte. Além disso, ter ferramentas e acessórios especiais também aumenta o custo. É preciso tempo e dinheiro para executar programas de treinamento.
Os fabricantes ainda tendem a obter resultados positivos com esses custos. O preço das peças complexas geralmente é mais alto. Quando se leva menos tempo para configurar e trabalhar, a eficiência aumenta. A capacidade de usinar peças aeroespaciais e médicas dá acesso aos principais mercados se você quiser atualizar seu processo de usinagem com máquinas CNC de 5 eixos. Entre em contato com a BROUI CNC hoje mesmo e obtenha o melhor preço para a sua empresa!
Comparação da usinagem de 5 eixos com a de 3 eixos e 3+2
É necessário conhecer as diferenças entre usinagem de 5 eixos, 3 eixos e 3+2 ao decidir sobre a melhor abordagem de usinagem CNC. Há grandes diferenças entre as tecnologias de usinagem que influenciam a fabricação, as despesas e os tipos de aplicações que elas podem suportar.
| Recurso | Usinagem de 3 eixos | Usinagem 3+2 | Usinagem de 5 eixos |
| Eixos | X, Y, Z (somente linear) | X, Y, Z mais dois eixos rotacionais fixos | X, Y, Z mais dois eixos rotacionais contínuos |
| Movimento | Movimento linear em três direções | Movimento linear com rotação indexada | Movimento simultâneo em todos os cinco eixos |
| Operação | A ferramenta se move em linhas retas | A peça de trabalho é posicionada em ângulos fixos antes do corte de 3 eixos | A ferramenta pode se aproximar da peça de trabalho de qualquer ângulo continuamente |
| Requisitos de configuração | São necessárias várias configurações para peças complexas | Configurações reduzidas em comparação com 3 eixos | Configurações mínimas, geralmente produção de configuração única |
| Capacidade de complexidade | Limitado a geometrias simples | Pode lidar com peças moderadamente complexas | Ideal para geometrias altamente complexas |
| Comprimento da ferramenta | Muitas vezes são necessárias ferramentas mais longas | Ferramentas mais curtas e mais rígidas são possíveis | Ferramentas mais curtas possíveis para melhor rigidez |
| Acabamento da superfície | Qualidade básica de acabamento | Acabamento aprimorado em relação a 3 eixos | Acabamento de superfície superior |
| Complexidade de programação | Simples | Moderado | Complexo |
| Custo inicial | Mais baixo | Moderado | Mais alto |
| Aplicações ideais | Peças simples, protótipos | Peças complexas sem contornos contínuos | Componentes aeroespaciais, implantes médicos, moldes complexos |
| Tempo de ciclo | Mais longo | Moderado | Mais curto |
| Precisão | Bom | Melhor | Melhor |
A usinagem 3+2 oferece uma alternativa entre os recursos simples de 3 eixos e os recursos completos de 5 eixos. Essa máquina usa cinco eixos, com o quarto e o quinto girando para manter a peça no lugar durante o corte. Com esse método, uma peça pode ser usinada de todos os lados sem a necessidade de ser reposicionada o tempo todo.
Com a usinagem de 5 eixos, você pode mover todos os eixos ao mesmo tempo sem parar. É por isso que ela é perfeita para superfícies com contornos que exigem detalhes adicionais. Embora a programação seja mais complicada e cara, ela oferece a melhor precisão para peças detalhadas. Elas são muito importantes em setores de fabricação como o aeroespacial e o de dispositivos médicos.
Escolhendo as máquinas CNC de 5 eixos certas
Principais especificações: Verifique as dimensões do envelope de trabalho. Verifique a faixa de velocidade e a potência do fuso. Examine os limites de deslocamento do eixo. Verifique a capacidade máxima de carga da mesa. Analise a precisão do posicionamento e os valores de repetibilidade.
Recursos do sistema de controle: Avalie a simplicidade da interface. Verifique os recursos de detecção de colisão. Considere as opções de simulação do caminho da ferramenta. Procure recursos avançados, como usinagem adaptativa. Verifique a compatibilidade do pós-processador com seu software CAM.
Considerações orçamentárias: Embora o preço inicial de compra seja alto, é preciso calcular os custos de instalação e treinamento. Considere as despesas de manutenção contínua. Faça um orçamento para ferramentas e acessórios. Avaliar o prazo potencial do ROI.
Suporte do fabricante: Pesquisar a disponibilidade de suporte técnico. Verifique a acessibilidade das peças de reposição. Investigue os programas de treinamento oferecidos. Analise os termos da garantia. Considere a reputação do fabricante no setor.
Conclusão
A usinagem CNC de 5 eixos mudou a manufatura moderna. Com três eixos lineares - X, Y e Z - e dois eixos de rotação - A e B -, a máquina cria peças complexas em uma única configuração. As máquinas custam mais no início, mas economizam dinheiro ao longo do tempo. Elas abrem novos caminhos à medida que a tecnologia avança. Elas reduzem os custos de mão de obra e minimizam os erros. Atualmente, muitos setores dependem dessa tecnologia.
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