A usinagem CNC de 5 eixos é um dos processos mais avançados disponíveis atualmente. Ele usa tecnologia de usinagem subtrativa para fornecer possibilidades infinitas de criação de peças. Esta tecnologia utiliza ferramentas de corte que funcionam em cinco eixos para cortar peças no formato e tamanho desejados. A usinagem de 5 eixos proporciona maior exatidão e precisão, eficiência e confiabilidade. O aumento no número de eixos também proporciona às fresadoras de cinco eixos melhores capacidades do que produtos similares. Além disso, o processo permite total automação e gerenciamento por meio de Controle Numérico Computadorizado (CNC). Portanto, muitas oficinas CNC confiáveis contam com essa tecnologia para seus serviços de usinagem CNC de precisão.
Este processo envolve a ferramenta de corte movendo-se em cinco eixos simultaneamente. As máquinas CNC de 5 eixos oferecem três eixos lineares e dois eixos rotativos trabalhando simultaneamente para obter peças complexas. Isso geralmente envolve aumentar a inclinação da mesa ou ferramenta, o que por sua vez aumenta a rotação e o movimento.
O 5º eixo permite aos maquinistas fabricar até 5 faces em uma operação. Isso torna o processo muito eficiente e preciso. Também o torna adequado para a criação de estruturas e recursos complexos com configuração mínima. Com diversas peças exigindo usinagem consistente de 5 lados, esse processo está se tornando cada vez mais valioso para diversos setores.
Para ajudar a entender os eixos em um Fresadora CNC de 5 eixos, vamos explicar a importância da contagem de eixos na usinagem CNC. O número de eixos de usinagem é o número de direções que a ferramenta de corte (ou matéria-prima) pode se mover para criar o produto desejado. Por exemplo, as máquinas CNC tradicionais possuem contagem de três eixos. Portanto, suas ferramentas só podem se mover nos eixos X, Y e Z.
Movimento da ferramenta:
Horizontalmente no eixo X;
O eixo Y é vertical;
Mova-se para frente e para trás no eixo Z.
Os centros de usinagem de 5 eixos adicionam funcionalidade de eixo linear inclinando (e girando) a mesa. Existem dois eixos rotacionais adicionais, chamados de eixo A e eixo C. O eixo A também é chamado de eixo de inclinação da mesa, enquanto o eixo B é o eixo de rotação da mesa. A inclusão destes eixos permite a usinagem de geometrias mais complexas do que é possível com máquinas CNC de 2 ou 3 eixos.
Como outras máquinas CNC, as fresadoras CNC de 5 eixos dependem de instruções de computador. As instruções programadas da máquina controlam o movimento da ferramenta de corte e da peça. O processo de usinagem de 5 eixos começa com a criação de um modelo CAD 3D do componente desejado.
Depois disso, o modelo CAD é exportado para um software CAM que o converte em um programa de computador (código G). O código G contém as instruções para a máquina CNC. Ele contém percursos criados de acordo com a geometria da peça necessária. Estas instruções controlam o movimento da ferramenta de corte ao longo dos eixos lineares (X, Y e Z). Também controla a orientação da mesa ao longo dos eixos de rotação (A e B) para criar a peça desejada.
Este processo permite usinar 5 lados de uma peça com uma fixação. Como resultado, economiza tempo e custos de fabricação, ajudando você a lançar seus produtos no mercado com mais rapidez. Observe, entretanto, que a velocidade e a direção do movimento dependem do tipo e da configuração da máquina de 5 eixos.
As máquinas de 5 eixos podem aprimorar seus programas de usinagem e aumentar a escalabilidade. Esses centros de usinagem podem ser de vários tipos para atender às necessidades da indústria manufatureira.
Os três principais tipos de máquinas CNC de cinco eixos são:
O eixo de rotação da máquina Cabeçote/Cabeçote está localizado no cabeçote. Seus vértices de 5 eixos ficam em uma plataforma que se move sobre uma mesa fixa, mantendo a peça no lugar. Portanto, você não precisa se preocupar com a interferência da ferramenta no cabeçote do fuso da máquina-ferramenta.
Dessa forma, os vértices têm maior chance de se movimentar ao redor da peça, tornando-a adequada para a produção de peças grandes e pesadas. A mesa da máquina pode suportar peso pesado sem afetar a precisão do ás giratório. No entanto, o design destas máquinas limita o seu movimento ao longo do eixo de rotação.
Uma configuração de máquina de cabeçote/mesa possui um eixo giratório no cabeçote e outro na mesa rotativa. Eles têm uma faixa limitada de rotação do eixo localizado na cabeça. O eixo rotativo, por outro lado, possui um alcance mais amplo (ilimitado) e está localizado dentro da mesa.
Esta configuração é benéfica porque permite que a peça de trabalho seja girada de forma consistente, sem quaisquer restrições. No entanto, há um limite para o número de peças que pode produzir. Isso ocorre porque a peça de trabalho está localizada em um eixo rotativo.
Nesta configuração, o eixo rotacional da máquina de 5 eixos está localizado dentro da mesa de trabalho. Portanto, toda rotação ocorre sobre a mesa e a cabeça não se move. O design dessas máquinas as torna adequadas para usinagem de rebaixos. Além disso, como a cabeça de corte não gira, o maquinista pode ver facilmente como será feito o corte durante a fase de programação.
No entanto, o layout da máquina não é adequado para usinar peças grandes ou pesadas. Essa limitação se deve à incapacidade da mesa de suportar muito peso.
Conforme mencionado anteriormente, o movimento dos eixos durante a fabricação de 5 eixos é determinado pelas instruções do programa CNC. Existem basicamente dois tipos de operações de usinagem CNC adequadas para 5 eixos:
O princípio de funcionamento da máquina munhão é que o eixo A gira em torno do eixo X e o eixo C gira em torno do eixo Z. O movimento da mesa representa o eixo de rotação. Ou seja, ambos os eixos de rotação estão localizados dentro da mesa, enquanto o cabeçote permanece estacionário (mesa/mesa). As máquinas-ferramentas CNC munhão de 5 eixos são adequadas para:
Carga de trabalho pesada
Remove metais pesados sem mover a cabeça
Melhor capacidade de subcotação
O princípio de funcionamento de uma máquina CNC rotativa de 5 eixos é que o eixo B gira em torno do eixo Y, enquanto o eixo C gira em torno do eixo Z. Este movimento difere do estilo Trunnion porque a mesa permanece nivelada durante todo o corte. Portanto, pode suportar componentes mais pesados. As máquinas rotativas rotativas são adequadas para:
Usinagem de componentes maiores
Use ferramentas de corte mais curtas
A capacidade de mover a ferramenta de corte e a peça em até 5 lados simultaneamente oferece diversas vantagens para muitas indústrias. Permite a fabricação econômica de peças complexas.
As máquinas CNC de 5 eixos permitem usinar cinco superfícies simultaneamente. Com a usinagem tradicional de 3 eixos, você pode precisar de múltiplas configurações para processar uma peça com muitas faces. A tecnologia de cinco eixos completa a usinagem de peças com contornos e outras peças multifacetadas em uma estrutura. Isso permite fabricar componentes com geometrias complexas com menos configurações.
A rotação adicional durante esse processo ajuda a obter designs e geometrias mais complexos. A máquina permite a usinagem perfeita de arcos e ângulos que antes só eram possíveis com vários acessórios especiais. O processo de fresamento de 5 eixos pode girar uma peça para obter a geometria desejada em uma única operação, eliminando a necessidade de fixações complexas. Além disso, esta tecnologia combina perfeitamente com a anotação GD&T para gerar recursos de referência em uma única operação. O fresamento de 5 eixos também é adequado para aplicações de usinagem CNC que exigem tolerâncias de perfil de superfície em superfícies de contorno complexas.
A configuração extra envolvida na usinagem manual em comparação com a usinagem CNC faz com que o maquinista perca o alinhamento preciso durante o processo de fabricação. No entanto, a configuração mínima envolvida na fresagem CNC de 5 eixos reduz o potencial de erro e aumenta a precisão necessária para alcançar uma qualidade superior. Os diferentes tipos de máquinas de 5 eixos disponíveis atualmente eliminam a necessidade de reposicionar a peça em diferentes ângulos durante o processo de usinagem. Portanto, você pode ter certeza de tolerâncias de usinagem aprimoradas. Além disso, algumas configurações de máquinas permitem o uso de ferramentas de corte mais curtas. Isto aumenta a vida útil da ferramenta e garante a repetibilidade.
A usinagem de 5 eixos garante que a ferramenta de corte seja tangencial à superfície de corte. Este arranjo permite que mais material seja removido cada vez que a ferramenta gira. Assim, reduz o tempo de ciclo e os custos gerais de usinagem.
Os eixos adicionais desta tecnologia garantem a correta orientação das peças, aproximando-as da ferramenta de corte. Portanto, você pode usar uma ferramenta de corte mais curta para criar a forma desejada. Essas ferramentas mais curtas podem cortar em velocidades muito altas e com pouca vibração. Menos vibração reduz ainda mais a chance de marcas de "vibração" aparecerem no produto acabado. A usinagem vertical também melhora a utilização do fuso para usinar superfícies angulares. Desta forma, você pode obter um melhor acabamento superficial com esta tecnologia e reduzir o custo e o tempo associados ao pós-processamento.
Devido à alta velocidade do processo, as peças usinadas em 5 eixos geralmente são concluídas em uma única operação. A configuração única envolvida ajuda a economizar tempo e dinheiro. Além disso, a vida útil mais longa e as ferramentas de corte mais curtas eliminam a necessidade de trocas frequentes de ferramentas, economizando tempo e dinheiro. Além disso, o processo de fresamento de 5 eixos pode ser automatizado, reduzindo as operações manuais e os requisitos de mão de obra. Isso reduz os custos de mão de obra associados ao processo. Portanto, a usinagem CNC de 5 eixos é uma solução econômica para colocar seus produtos no mercado com mais rapidez.
Embora a tecnologia CNC de 5 eixos tenha muitas vantagens, seu uso não é adequado para algumas aplicações.
O custo de aquisição de uma máquina CNC de 5 eixos e seu software básico é alto. É muito maior do que o necessário para um centro de usinagem de 3 eixos. Da mesma forma, os requisitos de manutenção da máquina são mais desafiadores do que as máquinas-ferramentas tradicionais. Este aspecto também aumenta diretamente o custo de processamento de peças usinadas em 5 eixos.
Esses dois movimentos rotacionais adicionais e suas trajetórias espaciais são abstratos e complexos. Por exemplo, para processar superfícies de forma livre, você precisa:
Através de múltiplas transformações de coordenadas;
Realizar operações complexas de geometria espacial;
Considere a coordenação do movimento de cada eixo.
Tudo isso é necessário para evitar colisões e interferências e para garantir a quantidade correta de movimento interpolado. Portanto, é mais difícil programar para atingir a exatidão, precisão e qualidade de superfície de usinagem exigidas.
O fresamento CNC de 5 eixos é uma tecnologia avançada que envolve programação, configuração e operação avançadas da máquina. Portanto, o processo requer operadores técnicos altamente qualificados. Isto muitas vezes se traduz em aumento dos custos trabalhistas.
A subutilização da funcionalidade de 5 eixos é um fenômeno comum. Alguns operadores não compreendem todas as capacidades da máquina. Outros podem não ter conhecimento de programação para operações de ponta.
As dicas a seguir ajudarão você a aproveitar as vantagens desse processo de fabricação:
Tente obter informações suficientes antes de decidir usar a tecnologia de 5 eixos. Analise os dados recebidos dos clientes e verifique a precisão e a exatidão. Dê uma olhada nos componentes e verifique se o pré-teste é necessário. O software de simulação ajudará a validar o processo antes de traduzir o projeto CAD no modelo CAM. O software ajudará a monitorar o comprimento da ferramenta, a interferência e as dimensões da peça. É necessário um investimento em programas e software que complementem as capacidades da máquina de 5 eixos. Além disso, é uma boa ideia realizar uma análise de custos para garantir que você está usando o fluxo de trabalho mais econômico.
A criação de percursos de ferramenta de 5 eixos geralmente envolve a compensação usual entre corte em alta velocidade e risco reduzido de colisões. Uma colisão pode resultar em componentes quebrados, danos à máquina ou fazer com que a peça seja descartada. Felizmente, isso pode ser eliminado usando certas ferramentas de software. O programa de software verifica cada movimento da ferramenta com antecedência para ver se ela encontrará alguma coisa. Contanto que o projeto de usinagem CNC seja modelado corretamente, o software detectará a colisão antes que ela ocorra.
A usinagem CNC de 5 eixos garante alta produtividade, mas também pode aumentar o risco de erros. Isso pode se manifestar como o uso da ferramenta errada ou uma ferramenta de corte danificada. Usar um sistema de detecção de ferramentas pode minimizar esses erros. O sistema ajudará a analisar as ferramentas que você deseja utilizar, garantindo que você escolha a ferramenta certa.
A dinâmica de corrida alcançará os detalhes de cada função com maior precisão. Isso o ajudará a entender o posicionamento correto da ferramenta de corte em relação ao ponto de giro do eixo.
Este processo de fabricação é adequado para aplicações em vários setores que exigem alta precisão, formatos complexos e tolerâncias restritas.
As aplicações típicas são:
A indústria aeroespacial exige peças com formatos orgânicos, com bordas contornadas e formatos compostos. As peças aeroespaciais possuem geometrias únicas e complexas, tornando a usinagem de 5 eixos uma escolha tecnológica ideal. Este processo atinge um alto nível de detalhe e reduz a necessidade de refixar a cabeça de corte. Portanto, as peças para aplicações aeroespaciais são mantidas tão precisas quanto possível e em conformidade com os padrões da indústria.
Ao fabricar dispositivos médicos, a qualidade e a precisão não podem ser comprometidas. As capacidades de alta precisão dos processos de fabricação de 5 eixos facilitam a produção de implantes, dispositivos e outros equipamentos para atender aos rigorosos requisitos de saúde. A maioria dos componentes é pequena e complexa. Outros são sofisticados equipamentos eletrônicos de digitalização e monitoramento. A tecnologia de 5 eixos oferece um método eficiente e econômico para a produção desses componentes.
A indústria energética requer frequentemente componentes complexos e avançados, incluindo sistemas de energia solar e centrais eléctricas. O rápido surgimento da usinagem de 5 eixos oferece uma garantia para a usinagem CNC de precisão de peças refinadas e especializadas de equipamentos de energia. Essas peças são usinadas para maior durabilidade e proporcionam estabilidade ao espaço de trabalho.
Decidir entre centros de usinagem de 5 eixos e outras tecnologias pode ser muito desafiador. Há muitos fatores a serem considerados para garantir que você faça a melhor escolha. Aqui está uma comparação entre esta técnica e outros métodos.
Muitas pessoas tendem a confundir essas duas técnicas. A usinagem CNC de cinco eixos, também conhecida como usinagem contínua de cinco eixos, envolve a rotação contínua da ferramenta ao longo de cinco eixos. Em contraste, a usinagem de 5+5 eixos executa um programa de 3 eixos. Durante este processo, a ferramenta é travada em um determinado ângulo. Os dois eixos de rotação determinam este ângulo.
A principal vantagem da usinagem CNC de 5 eixos em relação a 3 + 2 eixos é a velocidade. Este último envolve parar e iniciar constantemente a máquina entre cada orientação da ferramenta. No entanto, o primeiro completa o corte de uma só vez. Além disso, a usinagem de 5 eixos é mais adequada para superfícies complexas, enquanto a usinagem CNC de 3 + 2 eixos é usada principalmente para usinagem plana.
Como as máquinas de 5 eixos requerem menos acessórios e nenhum acessório especial, o custo de usinagem é inferior ao das máquinas de 3+2 eixos. No entanto, você deve observar que a programação envolvida na tecnologia de 5 eixos é muito mais complexa do que a usinagem de 3+2 eixos.
Ao contrário da usinagem CNC de 5 eixos, a impressão 3D é um processo de fabricação aditiva que constrói componentes uma camada por vez. Embora essas tecnologias tenham diferentes modos de operação, suas aplicações se sobrepõem mais do que não. Todos eles oferecem alta precisão, retorno rápido, repetibilidade aprimorada e excelente acabamento superficial.
Não são necessários acessórios ou ferramentas especiais para impressão 3D. Portanto, os custos de configuração inicial também são baixos. No entanto, as máquinas CNC de 5 eixos oferecem melhor precisão dimensional do que a impressão 3D. Eles podem usinar peças pequenas e grandes com precisão. A obtenção de tolerâncias extremamente restritas por meio da impressão 3D exigirá operações adicionais de pós-processamento.
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