A indústria de usinagem se adapta continuamente às demandas do mercado. Há sempre uma demanda por velocidade, capacidade, precisão e mão de obra qualificada, bem como pela redução do envolvimento de erros humanos. Isso se aplica a todos os setores e tamanhos de lojas. A tecnologia moderna exige peças mais complexas, o que é evidente de diversas maneiras. Novas máquinas foram desenvolvidas para atender a essas necessidades, especialmente as de 5 eixos. Máquinas CNC de 5 eixos empregam os eixos X, Y, Z, A e B do centro de usinagem. Isso permite que as ferramentas cheguem aos cinco lados de uma peça sem configurações adicionais. Para imaginar o movimento dos 5 eixos, segure um objeto à sua frente. Coloque a ponta de uma caneta tocando o objeto, mas ligeiramente afastada dele. Balance o objeto de um lado para o outro, para cima e para baixo. Desenhe a caneta para cima, para baixo, de um lado para o outro, para dentro e para fora simultaneamente. Isto demonstra como as máquinas de 5 eixos podem mover-se e trabalhar nas peças. Este artigo cobre os principais detalhes do mecanismo de trabalho, prós e contras e dicas práticas para maximizar a eficiência das máquinas CNC de 5 eixos..
Uma máquina CNC de 5 eixos é uma máquina CNC (Controle Numérico Computadorizado) que opera com base em instruções fornecidas em instruções digitais. Como o nome indica, ele pode mover ou girar a ferramenta de corte e a peça em cinco eixos, nomeadamente nas direções X, Y, Z, A e B. Estes são os três movimentos lineares nas direções X, Y e Z e dois movimentos rotativos nas direções A e B. A máquina cria com precisão as peças pretendidas e pode produzir estruturas complexas. Além disso, as máquinas de 5 eixos são agilizadas com o sistema (chamada GD&T) para criar componentes de referência em uma única operação. Além disso, esta tecnologia minimiza o número de configurações e requisitos excessivos de trabalho manual. Em relação ao eixo;
● O eixo A gira normalmente na direção do eixo X, permitindo que a ferramenta seja inclinada.
● O eixo B gira em torno do eixo Y para permitir rotações em um eixo vertical da estrutura.
● Em operações complexas, as mudanças no ângulo podem ser de -120 a 120 graus.
● O eixo Z é utilizado nos movimentos do plano vertical e, portanto, controla a profundidade.
● Isto torna possíveis formas e contornos 3D complexos, uma vez que a peça de trabalho pode se mover em todas as direções simultaneamente.
No entanto, Máquinas de 5 eixos são aplicados nas indústrias aeroespacial, automotiva e médica. Eles auxiliam na criação de peças com pequenas tolerâncias de até +/-0,005''. Existem várias etapas para operar de maneira ideal as máquinas CNC de 5 eixos.
O processo começa com a geração de um modelo 3D virtual da peça. Engenheiros e designers empregam software de projeto auxiliado por computador, como SolidWorks ou Autodesk Inventor. O modelo 3D replica a peça pretendida com todas as dimensões e características em escala absoluta. O software CAD também é útil na visualização da peça antes que a produção real da peça seja feita. Nesta fase, o projetista pode fazer correções e ajustes no projeto. A alta precisão do modelo 3D é essencial para futuras usinagens CNC. O modelo concluído é então exportado para um formato de arquivo que outros programas podem processar. Este modelo é usado como um guia para o processo de usinagem real que será executado na peça.
O modelo CAD 3D da peça é então transferido para o software CAM. O software CAM traduz o modelo 3D em código G. O código G é um conjunto de instruções escritas em linguagem de computador usadas na usinagem. O código contém informações sobre avanço, velocidade e caminho da ferramenta. O código G fornece operações precisas e padrão em processos de usinagem. Esta etapa ajuda a preencher a lacuna entre o design real e a implementação física do design. É crucial converter corretamente o modelo em código G para que a usinagem adequada seja feita no modelo.
O código G determina o movimento da ferramenta de corte ao longo das direções X, Y e Z. Também controla o movimento da mesa de trabalho nas direções A e C. A máquina CNC então implementa essas instruções ao pé da letra. Cada linha no código G está associada a uma ação ou movimento específico da máquina. O código também garante que a ferramenta esteja funcionando corretamente e não seja irregular. Além disso, ajuda a desenvolver formas e características complexas. As instruções são executadas uma após a outra. É vital programar o código G corretamente para obter o resultado correto.
A máquina CNC então começa a ser usinada de acordo com o código G inserido nela. A ferramenta de corte gira ao longo dos caminhos planejados para criar a peça. A mesa de trabalho pode ser girada para permitir o acesso aos diferentes lados da peça. Este movimento é realizado em paralelo para garantir os melhores resultados em termos de eliminação de material. A alta precisão da máquina caracteriza o processo durante todo o processo. Sensores e sistemas de feedback supervisionam a operação de usinagem. As correções são feitas automaticamente para garantir que as leituras sejam tão precisas quanto possível. A última parte é feita com medidas precisas conforme pretendido pelo projetista.
A otimização da usinagem de 5 eixos envolve planejamento e uso das técnicas mais eficazes. Aqui estão as principais estratégias para ajudá-lo a aproveitar ao máximo suas operações de usinagem de 5 eixos:
Reúna o máximo de informações possível para decidir entre a usinagem de 3 e 5 eixos. Certifique-se de que os dados fornecidos pelo seu cliente sejam precisos. Observe a peça com atenção para determinar se é necessário realizar um pré-teste para atingir o nível de precisão exigido. Faça uma avaliação de custos para determinar quais técnicas de usinagem são mais baratas. Isso significa que o planejamento inicial adequado auxilia na formulação das decisões corretas.
Certifique-se de que o software de simulação esteja otimizado para verificar os processos antes de movê-los do sistema CAD para a máquina. A simulação ajuda a determinar áreas de interferência que não são facilmente imagináveis na usinagem de 5 eixos. O software pode controlar com precisão o comprimento da ferramenta, a interferência e o tamanho da peça. Tal estratégia economiza muito dinheiro que teria sido gasto na correção dos erros e garante eficiência.
Revise sua estratégia de fixação de peças e use métodos que reduzam o número de configurações e operações de manuseio. Maior acesso a todos os lados da peça é obtido através de soluções inovadoras de fixação, o que aumenta o rendimento da produção. Os métodos modernos melhoram a precisão e a qualidade geral dos seus produtos. Otimizar o processo de retenção do trabalho pode aumentar em grande medida a produtividade.
Escolha ferramentas feitas para usinagem de 5 eixos, especialmente para operações de alta velocidade. A ideia é tornar o último passo da peça o mais automático possível. Ferramentas adequadas facilitam o trabalho e produzem acabamentos de qualidade para os produtos trabalhados. A utilização de ferramentas especiais na execução de operações de usinagem pode levar a uma melhoria significativa nos resultados do seu trabalho.
Após isso, será realizada análise cinética para aumentar a precisão de cada peça. Esta análise auxilia na determinação da orientação das extremidades da ferramenta de corte em relação aos pontos de rotação dos eixos. A análise cinética deve ser feita antes das aplicações de precisão para melhores resultados. Ajuda a aprimorar o processo de usinagem e obter as especificações desejadas.
O avanço da tecnologia tem visto o aumento da aplicação da usinagem de 5 eixos. Os equipamentos de usinagem são selecionados com base no trabalho a ser realizado e nas metas de produção definidas. Certifique-se de trabalhar lado a lado com os clientes para estabelecer suas expectativas e determinar a máquina mais adequada. Atualizar-se com a tecnologia atual é vital para garantir a relevância no mercado.
Acumular todos os dados necessários, utilizar os programas de simulação, desenvolver a nova abordagem de fixação, selecionar as ferramentas mais adequadas e calcular os parâmetros cinéticos são os passos que devem ser dados. Adotar soluções tecnológicas e valorizar as necessidades do cliente auxiliam na prestação de serviços de qualidade o tempo todo.
Vamos avaliar as distinções entre estes dois estilos;
As máquinas CNC de 5 eixos estilo munhão funcionam com o eixo A girando em torno do eixo X e o eixo C girando em torno do eixo Z. Este arranjo permite que o cabeçote da máquina seja fixo enquanto a mesa se desloca para atender aos eixos rotativos. Ele tem um bom desempenho em capacidade e rendimento, na capacidade de despolarizar sem mover o cabeçote da máquina e no corte inferior necessário para formatos complexos da peça.
Em contraste, o estilo Swivel Rotate envolve o eixo B girando em torno do eixo Y e o eixo C girando em torno do eixo Z. Durante o processo de usinagem, a mesa permanece horizontal. Esta configuração ajuda a usinar peças significativas e usa ferramentas curtas para aumentar a taxa de usinagem.
As máquinas CNC de 5 eixos são adequadas em processos que exigem rapidez e otimização das operações. Essas máquinas são de vários tipos e a posição dos eixos rotativos determina principalmente o tipo.
Neste tipo de máquina CNC de 5 eixos, os eixos rotativos estão contidos no cabeçote da máquina. Este design reduz as chances de as ferramentas entrarem em contato com o cabeçote da máquina, já que a configuração de 5 eixos é feita em outra mesa. O processo de usinagem envolve o movimento do ápice de maneira rotacional ou translacional enquanto a mesa é fixada para suportar a peça.
As máquinas Head/Head CNC são muito eficientes na produção de peças grandes porque podem se mover em torno de um item específico durante a operação. No entanto, este projeto pode ter limitações quanto ao alcance ao longo dos eixos rotativos.
Já a configuração Mesa/Cabeçote possui eixos rotativos localizados no cabeçote e na mesa. A cabeça possui um eixo rotativo e, devido à posição do componente, possui movimento mínimo. Porém, o eixo rotativo da mesa gira livremente em qualquer direção, o que facilita a realização do tipo de operações no material.
A outra vantagem da configuração Mesa/Cabeçote é que há sempre circulação de peças; portanto, problemas como conversas são menos prováveis de acontecer. No entanto, existe uma limitação do eixo rotativo da mesa, o que limita o tipo de peças que podem ser fabricadas de forma eficiente.
Essas configurações visam atender a diversos requisitos do setor de manufatura para fornecer a solução ideal para a execução precisa e eficaz de tarefas de usinagem.
A usinagem CNC de 5 eixos oferece diversas vantagens que a tornam indispensável na fabricação moderna. Aqui estão algumas vantagens da usinagem CNC de 5 eixos que a colocam entre as tecnologias essenciais na indústria de manufatura contemporânea:
1. Configuração e operação simplificadas: Isto difere das técnicas de usinagem convencionais, que requerem múltiplos conjuntos para fabricar uma única peça; A usinagem CNC de 5 eixos pode trabalhar em cinco faces da peça simultaneamente. Isto reduz o tempo de configuração e permite a criação de formas complexas de uma só vez.
2. Versatilidade em formas complexas: A usinagem de 5 eixos possui eixos extras; com estes eixos a máquina pode chegar a posições e planos que eixos menores não conseguem acessar. Esta capacidade é benéfica em indústrias onde a geometria da peça é muito complicada.
3. Precisão e consistência aprimoradas: Como existem alguns pontos onde ajustes e configurações manuais podem ser feitos, as máquinas CNC de 5 eixos provavelmente darão certo no processo de usinagem. Isto leva à geração de peças com a mesma qualidade e dimensões para as operações de fabricação subsequentes.
4. Remoção eficiente de material: Isso porque é possível obter o máximo aproveitamento da ferramenta durante todo o processo de usinagem, resultando em altas velocidades de corte e taxas de remoção de material. Essa eficiência se reflete em parâmetros como tempo de ciclo e custo de fabricação.
5. Acabamentos de superfície superiores: Assim, como a peça está sempre bem posicionada em relação à ferramenta de corte, a usinagem em 5 eixos proporciona melhores acabamentos superficiais. Isto significa que nenhum outro processo de acabamento precisa ser realizado, o que reduz custos e tempo.
6. Custo-benefício e produtividade: A usinagem CNC de 5 eixos pode ser cara nos estágios iniciais, mas no longo prazo é mais barata, pois o tempo de configuração é eliminado, as ferramentas têm tempos de ciclo mais longos e pouco ou nenhum desperdício. Também aumenta a produção total porque pode fazer uma peça simultaneamente em várias etapas.
Da mesma forma, como outras técnicas de fabricação, a usinagem CNC de 5 eixos tem suas vantagens.
1. Alto investimento inicial: A configuração inicial é cara para adquirir uma máquina CNC de 5 eixos e educar o pessoal sobre como usar a máquina. No entanto, para outras tecnologias de usinagem, os custos de hardware, software e treinamento poderiam ser maiores no estágio inicial.
2. Requisitos de programação complexos: Como observado, trabalhar em uma máquina CNC de 5 eixos significa trabalhar em dimensões espaciais e ferramentas a serem seguidas. Assim, é necessário definir as dimensões espaciais e os caminhos das ferramentas. Para melhores resultados, deve-se ter conhecimento adequado dos softwares CAD/CAM e do funcionamento das máquinas.
3. Requisito de mão de obra qualificada: Porém, deve-se ressaltar que o trabalho com máquina CNC de 5 eixos é realizado por pessoal qualificado. O processo de aquisição e gestão de pessoal competente pode por vezes ser um desafio, daí os elevados custos operacionais.
4. Desafios de utilização da máquina: Para tirar o melhor proveito, é necessário estar familiarizado com todos os eixos de uma máquina CNC de 5 eixos. Isto pode resultar no não fornecimento de treinamento ou programação da máquina; portanto, a máquina pode ser subutilizada.
5. Necessidades de manutenção e serviço: Deve-se notar também que, devido aos eixos montados nas máquinas CNC de 5 eixos, eles podem estar mais sujeitos a desgaste e, portanto, podem precisar de manutenção e ajustes frequentes. Isso está entre as despesas operacionais e o tempo que poderia ter sido utilizado na produção se a gestão do material fosse eficiente.
6. Adaptação a Aplicações Específicas: Contudo, deve-se notar que a usinagem de 5 eixos é normalmente eficaz; entretanto, não pode ser usado para todos os tipos de peças ou materiais. Algumas geometrias ou propriedades de materiais podem ser complexas de usinar convencionalmente pelos seguintes motivos.
A usinagem CNC de 5 eixos é aplicada principalmente onde é necessário obter formas e contornos complexos para a peça. Alguns dos componentes que podem ser usinados usando usinagem de 5 eixos incluem o seguinte:
Peças com formatos especiais
A força igual não pode ser aplicada na usinagem de peças côncavas com geometria complexa, como pontos, superfícies e linhas, através de processos convencionais. No entanto, a usinagem de 5 eixos torna isso mais acessível e preciso ao usar pontos de múltiplas estações, facilitando o corte de tais formas.
Peças tipo caixa
As práticas de usinagem convencionais são muito exigentes quando se trata de usinagem de peças em formato de caixa devido à múltipla fixação e alinhamento. A máquina de 5 eixos pode operar em vários planos simultaneamente, o que é benéfico na criação desses componentes tipo caixa.
Peças de disco
A usinagem CNC de 5 eixos é perfeita para peças usadas em UAVs (Veículos Aéreos Não Tripulados). É particularmente adequado para o processamento de peças de chapa, especialmente para furos de extremidade ou de distribuição radial. Também é ideal para fazer tampas de motores. A posição dos furos na máquina determina se será utilizado um centro de usinagem horizontal ou vertical.
Peças de superfície complexas
As indústrias automotiva, naval e de energia precisam de peças com acabamento superficial que não pode ser obtido por máquinas CNC comuns. A usinagem de 5 eixos é aplicada na produção de peças como peças esféricas, pás de motores de turbina, hélices marítimas e impulsores. Isto é possível graças aos múltiplos eixos da máquina que permitem a confecção de tais superfícies.
CNCYangsen oferece serviços de usinagem CNC de 5 eixos de alta qualidade para as indústrias aeroespacial, médica e eletrônica. Podemos usinar vários materiais como liga de titânio, alumínio aeroespacial, aço inoxidável e plástico de engenharia devido ao avanço tecnológico em nossa linha de produção e na equipe profissional. Utilizamos tecnologia moderna e medidas de garantia de qualidade que estão em conformidade com os padrões ISO 9001 para evitar isso.
Q1. Como é que usinagem CNC de cinco eixos ajudar a melhorar a precisão da peça?
Esses sistemas controlam os parâmetros de usinagem em tempo real e o grau de variabilidade é tão baixo quanto ±0–005 mm para dimensões lineares e ±0,1 graus para características angulares.
Q2. Que tipos de materiais podem ser usinados com a ajuda da tecnologia CNC de 5 eixos?
Nossas especializações são em materiais de alta resistência como titânio e Inconel, ligas de alumínio, aço inoxidável e outros plásticos de engenharia como ABS, PLA, Nylon e Delrin.
Q3. Quais opções de acabamento de superfície estão disponíveis na Yangsen?
Devido às tecnologias avançadas de ferramentas e usinagem, CNCYangsen pode fornecer acabamentos superficiais de Ra 0,4 µm (16 µin). Esse recurso é útil em aplicativos com alta resolução e baixos níveis de pós-processamento.
Q4. Como o CNCYangsen garante qualidade na usinagem CNC de 5 eixos?
No CNCYangsen, o controle de qualidade é um processo em que o produto é verificado em algum momento do processo de usinagem. Também utilizamos outros instrumentos de medição modernos, como CMMs, para verificar as medidas das peças e garantir que atendam aos padrões exigidos. Este compromisso com a qualidade é bem ilustrado desde o momento em que um produto é projetado até o momento da inspeção antes de ser levado ao mercado.
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