A tecnologia de usinagem CNC evoluiu nos últimos dois anos, de máquinas-ferramentas simples para ferramentas mais sofisticadas. A usinagem CNC de 5 eixos é um dos processos mais avançados disponíveis atualmente. Ele implementa a tecnologia de usinagem subtrativa para fornecer possibilidades infinitas na criação de peças. Esta técnica usa ferramentas de corte que funcionam em cinco eixos para cortar peças em formas e tamanhos desejados.
A usinagem de 5 eixos oferece maior exatidão e precisão, eficiência e confiabilidade. O aumento do número de eixos também oferece às fresadoras de 5 eixos capacidades mais excelentes do que suas contrapartes. Além disso, o processo permite total automação e gerenciamento com Controle Numérico Computadorizado (CNC). Como resultado, muitas oficinas de máquinas CNC confiáveis contam com esta tecnologia para usinagem CNC de precisão serviços.
Este artigo aborda os fundamentos da usinagem CNC de 5 eixos. Aqui explicaremos o que é usinagem em 5 eixos e como funciona o processo, desmembrando os diferentes eixos. Você também aprenderá os prós e contras do uso desse processo de usinagem e suas aplicações comuns. As informações que fornecemos irão ajudá-lo a obter o máximo da tecnologia de 5 eixos.
O que é Usinagem CNC de 5 eixos?
Este procedimento envolve o movimento de ferramentas de corte em cinco eixos simultaneamente. As máquinas CNC de 5 eixos oferecem três eixos lineares trabalhando simultaneamente com dois eixos rotacionais para obter peças complexas. Isso normalmente adiciona mais inclinação à mesa de trabalho ou à ferramenta, permitindo maior rotação e movimento.
Um 5º eixo permite que os maquinistas fabriquem até 5 faces em uma única operação. Isso torna o processo altamente eficiente e preciso. Também o torna adequado para criar estruturas e recursos complexos com configurações mínimas. Como várias peças requerem usinagem consistente de 5 faces, esse processo está se tornando mais valioso para vários setores.
Para ajudar a entender os eixos em uma fresadora CNC de 5 eixos, vamos explicar o que implica uma contagem de eixos em usinagem CNC. Uma contagem de eixo de usinagem é o número de direções que a ferramenta de corte (ou matéria-prima) pode mover para criar o produto desejado. Por exemplo, as máquinas CNC convencionais têm contagens de três eixos. Consequentemente, suas ferramentas de corte só podem se mover nos eixos X, Y e Z.
A ferramenta de corte se move:
- Lateralmente no eixo X;
- Vertical no eixo Y;
- Para frente e para trás no eixo Z.
Os centros de usinagem de 5 eixos aumentam as funcionalidades dos eixos lineares inclinando (e girando) a mesa de trabalho. Existem dois eixos rotacionais adicionais chamados eixo A e eixo C. O eixo A também é chamado de eixo da mesa inclinável, enquanto o eixo B é o eixo de rotação da mesa. A inclusão desses eixos permite a usinagem de geometrias mais complexas do que as máquinas CNC de 2 ou 3 eixos. A tabela abaixo resume o movimento dos eixos.
| Eixos | Atividades físicas: |
| X | Esquerda para a direita |
| Y | De frente para trás |
| Z | De cima para baixo |
| A | Rotação em torno do eixo X (inclina para frente e para trás) |
| B | Rotação em torno do eixo Y (inclina da esquerda para a direita) |
Como funciona Usinagem CNC de 5 eixos Trabalhos?
Tal como acontece com outras máquinas CNC, 5 eixos Fresagem CNC máquinas dependem de instruções de computador. As instruções programadas para a máquina controlam o movimento da ferramenta de corte e da peça de trabalho. O processo de usinagem de 5 eixos começa com a criação do modelo CAD 3D dos componentes desejados.
Depois disso, o modelo CAD é exportado para um software CAM, convertendo-o em um programa de computador (G-code). O código G contém instruções para a máquina CNC. Contém caminhos de ferramentas criados de acordo com as geometrias da peça desejada. As instruções controlam o movimento das ferramentas de corte ao longo dos eixos lineares (X, Y e Z). Também controla a direção da mesa de trabalho ao longo dos eixos rotacionais (A e B) para criar a peça desejada.
O processo permite a usinagem de 5 faces de uma peça com um único setup. Portanto, economiza tempo e custo de fabricação, ajudando você a colocar seus produtos no mercado mais rapidamente. Mas observe que a velocidade e a direção do movimento dependem do tipo e configuração da máquina de 5 eixos.
Tipos de máquinas CNC de 5 eixos
As máquinas de 5 eixos podem aprimorar seu procedimento de usinagem e melhorar a escalabilidade. Esses centros de usinagem podem vir em vários tipos para atender a indústria de transformação.
Os três principais tipos de máquinas CNC de 5 eixos são:
Cabeça/cabeça
As máquinas cabeçote/cabeçote possuem eixos rotacionais localizados no cabeçote. Seu ápice de 5 eixos vem sobre uma plataforma que se move através de uma mesa de trabalho fixa, mantendo a peça no lugar. Portanto, você não precisará se preocupar com a interferência da ferramenta no cabeçote do fuso da máquina.
Dessa forma, o ápice tem maior chance de se mover em torno de uma peça de trabalho, tornando-o adequado para a produção de peças grandes e pesadas. A mesa da máquina pode suportar pesos pesados sem comprometer a precisão dos eixos rotacionais. No entanto, o design dessas máquinas limita seus movimentos nos eixos rotativos.
Mesa principal
A configuração da máquina Cabeçote/Mesa possui um eixo rotacional no cabeçote e outro na mesa rotativa. Seu eixo giratório tem um alcance restrito e está situado na cabeça. Por outro lado, o eixo rotativo tem um alcance mais amplo (ilimitado) e está localizado na mesa.
Essa configuração é benéfica porque pode girar consistentemente a peça de trabalho sem qualquer limite. No entanto, há um limite para o número de peças que pode produzir. Isso ocorre porque a peça de trabalho repousa sobre o eixo rotativo.
Tabela/Tabela
Nesta configuração, as máquinas de 5 eixos têm seus eixos rotativos situados dentro da mesa. Portanto, todas as rotações ocorrem na mesa e a cabeça não se move. O design dessas máquinas as torna adequadas para usinagem de rebaixos. Além disso, como o cabeçote não gira, os maquinistas podem ver facilmente como serão os cortes durante a fase de programação.
No entanto, o arranjo da máquina é menos adequado para usinagem de componentes grandes ou pesados. Essa limitação se deve à incapacidade da mesa de suportar muito peso.
Usinagem CNC de 5 eixos Configurações | Estilos de Operação
Conforme mencionado anteriormente, o movimento dos eixos do processo de fabricação de 5 eixos depende das instruções do programa CNC. Existem fundamentalmente dois estilos de operação de usinagem CNC que funcionam com 5 eixos:
Estilo Trunnion
A máquina estilo munhão funciona com o eixo A girando em torno do eixo X e o eixo C girando em torno do eixo Z. O movimento da mesa indica os eixos rotativos. Ou seja, ambos os eixos rotacionais estão localizados dentro da mesa enquanto o cabeçote permanece estacionário (Mesa/Mesa). As máquinas CNC de 5 eixos estilo trunnion são adequadas para:
- Grandes volumes de trabalho
- Remoção de metal pesado sem que a cabeça saia da posição
- Melhores capacidades de subcotação
Girar Girar Estilo
A máquina CNC de 5 eixos estilo rotação giratória funciona com o eixo B girando em torno do eixo Y enquanto o eixo C gira em torno do eixo Z. Esse movimento difere do estilo Trunnion porque a mesa permanece horizontal durante todo o processo de corte. Como resultado, pode suportar componentes mais pesados. As máquinas rotativas giratórias são adequadas para:
- Usinagem de componentes maiores
- Usando ferramentas de corte mais curtas
Vantagens de Usinagem CNC de 5 eixos
A capacidade de mover a ferramenta de corte e a peça de trabalho em até 5 faces ao mesmo tempo oferece várias vantagens para muitas indústrias. Ele permite a fabricação econômica e eficiente de peças complexas.
Aqui estão os principais benefícios deste processo de fabricação:
Operações de configuração simples
Uma máquina CNC de 5 eixos permite a usinagem de cinco superfícies simultaneamente. Para usinagem convencional de 3 eixos, você pode precisar de várias configurações para trabalhar em peças com várias faces. Mas a tecnologia de 5 eixos completa a usinagem de peças com contornos e outras peças com muitas faces em uma única estrutura. Isso permite fabricar componentes com geometrias complexas com menos configurações.
Formas Complexas da Máquina (Chamadas GD&T)
A rotação adicional neste processo de usinagem ajuda você a obter designs e geometrias mais complexos. A máquina permite a usinagem perfeita de arcos e ângulos que antes só eram possíveis por meio de vários acessórios especiais. O processo de fresamento de 5 eixos pode girar as peças em uma única operação para obter as geometrias desejadas, eliminando a necessidade de fixações complexas.
Além disso, a técnica combina perfeitamente com chamadas de GD&T para produzir recursos de referência em uma operação. O fresamento de 5 eixos também é adequado para Aplicações de usinagem CNC exigindo tolerâncias de perfil de superfície em superfícies com contornos complexos.
Alta precisão e repetibilidade
As configurações extras envolvidas com usinagem manual em comparação com usinagem CNC fazer com que os maquinistas percam alinhamentos precisos durante a fabricação. No entanto, as configurações mínimas envolvidas no fresamento CNC de 5 eixos reduzem as possibilidades de erros e melhoram a precisão necessária para obter qualidade superior.
Os diferentes tipos de máquinas de 5 eixos disponíveis atualmente eliminam a necessidade de reposicionar as peças em diferentes ângulos durante a usinagem. Assim, você pode ter certeza de melhores tolerâncias de usinagem. Além disso, algumas configurações de máquinas permitem o uso de ferramentas de corte mais curtas. Isso aumenta a vida útil das ferramentas e garante a repetibilidade.
Alta velocidade de corte
A usinagem de 5 eixos garante que as ferramentas de corte sejam tangenciais às superfícies de corte. Este arranjo permite a remoção de mais materiais cada vez que a ferramenta gira. Portanto, reduz os tempos de ciclo e os custos gerais de usinagem.
Acabamento de superfície lisa
Os eixos adicionais nesta técnica garantem a orientação adequada das peças de trabalho, aproximando-as da ferramenta de corte. Como resultado, você pode usar ferramentas de corte mais curtas para criar as formas desejadas. Essas ferramentas mais curtas podem cortar em velocidades muito altas com pouca ou nenhuma vibração.
A vibração menor reduz ainda mais as chances de obter marcas de "vibração" no produto acabado. O processo de usinagem vertical também melhora a utilização do fuso para usinagem de superfícies angulares. Desta forma, você pode obter melhores acabamentos de superfície com esta técnica e reduzir custos e tempo associados ao pós-processamento.
Economize tempo de ciclo e dinheiro
As peças usinadas em 5 eixos geralmente são concluídas em uma única operação devido à vantagem de alta velocidade do processo. A configuração única envolvida ajuda a economizar tempo e dinheiro. Além disso, empregar ferramentas de corte mais curtas com vida útil mais longa elimina a necessidade de substituição constante da ferramenta, economizando tempo e dinheiro.
Além disso, o processo de fresamento de 5 eixos pode ser automatizado, reduzindo as operações humanas e os requisitos de mão de obra. Isso reduz os custos de mão de obra envolvidos com o processo. Portanto, a usinagem CNC de 5 eixos é uma solução econômica que acelera o lançamento de seus produtos no mercado.
Desvantagens de Usinagem CNC de 5 eixos
Apesar das muitas vantagens da tecnologia CNC de 5 eixos, seu uso não é adequado para algumas aplicações.
Alguns dos contratempos desse processo incluem o seguinte:
Altos custos iniciais
O custo de aquisição de uma máquina CNC de 5 eixos e seu software essencial é alto. É muito maior do que o necessário para centros de usinagem de 3 eixos. Da mesma forma, os requisitos de manutenção da máquina também são bastante desafiadores do que as máquinas-ferramenta convencionais. Este aspecto também aumenta diretamente os custos de usinagem de peças usinadas de 5 eixos.
Programação Difícil
Os dois movimentos rotacionais adicionais e a trajetória espacial de seus movimentos são abstratos e complexos. Por exemplo, para processar uma superfície de forma livre, você precisará:
- Passe várias transformações de coordenadas;
- Passar por operações geométricas espaciais complexas;
- Considere a coordenação do movimento de cada eixo.
Tudo isso é necessário para evitar colisões e interferências e garantir a quantidade certa de movimento de interpolação. Portanto, obter a precisão de usinagem desejada, exatidão e qualidade superficial envolve maior dificuldade de programação.
Requisitos mais elevados para operadores
O fresamento CNC de 5 eixos é uma tecnologia avançada que envolve programação avançada, configuração da máquina e operações. Portanto, o processo requer operadores técnicos altamente qualificados. Isso geralmente se traduz em aumento dos custos de mão de obra.
Aproveite ao máximo Usinagem CNC de 5 eixos
A subutilização dos recursos de 5 eixos é uma ocorrência comum. Alguns operadores não entendem todos os recursos da máquina. Outros podem não ter o conhecimento de programação para uma operação de ponta.
As dicas a seguir ajudarão você a aproveitar as vantagens desse processo de fabricação:
Escolha os controles e software certos
Antes de decidir usar a tecnologia de 5 eixos, tente obter informações suficientes. Analisar os dados do cliente, verificando a precisão e correção. Observe atentamente o componente e verifique se há necessidade de um pré-teste.
O software de simulação será útil para verificar o processo antes de traduzir o Projeto CAD em um modelo CAM. O software ajudará a monitorar o comprimento da ferramenta, sua interferência e o tamanho da peça. É preciso investir em programas e softwares que complementem as capacidades da máquina de 5 eixos. Além disso, seria melhor fazer uma análise de custo para garantir que você está usando o processo mais econômico para o trabalho.
Evite colisões
A criação de caminhos de ferramenta de 5 eixos geralmente envolve uma compensação geral entre corte em alta velocidade e redução de riscos de travamento. As colisões podem levar a componentes defeituosos, danificar a máquina ou causar a sucata de peças.
Felizmente, o emprego de certas ferramentas de software pode eliminar isso. O programa de software olhará para a frente para verificar cada movimento da ferramenta para ver se ela irá esbarrar em alguma coisa. Contanto que o Projeto de usinagem CNC for modelado corretamente, o software verá a colisão antes que ela aconteça.
Escolha um sistema de detecção de ferramentas
A usinagem CNC de 5 eixos garante alta produtividade, mas também pode aumentar os riscos de erros. Isso pode ocorrer na forma de uso da ferramenta errada ou de uma ferramenta de corte quebrada. O uso de um sistema de detecção de ferramentas pode minimizar esses erros. Este sistema ajudará a analisar a ferramenta que você deseja usar, garantindo que você escolha a certa.
Execute a cinética
A cinética de corrida atingirá as especificidades de cada recurso com maior precisão. Isso o ajudará a entender o posicionamento correto das ferramentas de corte em relação aos pontos de giro dos eixos.
Aplicações comuns de Usinagem CNC de 5 eixos
Este processo de fabricação é adequado para aplicações em diversas indústrias que exigem alta precisão, formas complexas e tolerâncias apertadas.
As aplicações típicas são:
Componentes Aeroespaciais
A indústria aeroespacial requer componentes com formas orgânicas com bordas contornadas e formas compostas. As peças aeroespaciais são únicas e geometricamente complexas, tornando a usinagem de 5 eixos a tecnologia ideal de escolha. Este processo atinge um alto nível de detalhamento e reduz a necessidade de refixação do cabeçote de corte. Assim, as peças para aplicações aeroespaciais permanecem tão precisas quanto possível, atendendo aos padrões da indústria.
Equipamentos Médicos
Qualidade e precisão não são negociáveis quando se trata de fabricação de equipamentos médicos. Os recursos de alta precisão do processo de fabricação de 5 eixos auxiliam na produção de implantes, dispositivos e outros equipamentos para atender aos rigorosos requisitos de saúde. A maioria dos componentes são pequenos e complexos. Outros são equipamentos complexos de varredura e monitoramento elétrico. A tecnologia de 5 eixos oferece um meio eficiente e econômico de produzir esses componentes.
Produção de energia
A indústria de energia geralmente requer componentes complexos e avançados, incluindo sistemas de energia solar e usinas de energia. O rápido surgimento da usinagem de 5 eixos garante a usinagem de precisão CNC de peças detalhadas e específicas para equipamentos de energia. Essas peças são usinadas para serem duráveis e proporcionar estabilidade aos espaços de trabalho.
Por que escolher Usinagem CNC de 5 eixos Sobre outras técnicas
Decidir entre centros de usinagem de 5 eixos e outras técnicas pode ser bastante desafiador. Existem muitos fatores a serem considerados para garantir que você faça a melhor escolha. Aqui está uma comparação entre esta tecnologia e outros métodos.
Usinagem CNC de 5 eixos vs. Usinagem CNC de 3+2 eixos
Muitas pessoas tendem a confundir essas duas técnicas. A usinagem CNC de 5 eixos, também conhecida como usinagem contínua de 5 eixos, envolve a rotação contínua de ferramentas de corte ao longo de cinco eixos. Em contraste, a usinagem de 3+2 eixos executa um programa de 3 eixos. Durante este processo, a ferramenta de corte é travada em um ângulo. Os dois eixos rotativos determinam este ângulo.
A principal vantagem da usinagem CNC de 5 eixos sobre 3+2 eixos é a velocidade. O último envolve paradas e partidas constantes da máquina entre cada orientação da ferramenta. No entanto, a primeira completa o corte em uma única operação. Além disso, a usinagem de 5 eixos é mais adequada para superfícies complexas, enquanto a usinagem CNC de 3+2 eixos funciona principalmente para o processamento de planos.
Como as máquinas de 5 eixos requerem grampos menores e nenhum acessório especial, o custo de usinagem é menor do que com contrapartes de 3 + 2 eixos. No entanto, você deve observar que a programação envolvida com a tecnologia de 5 eixos é muito mais complicada do que a usinagem de 3+2 eixos.
Usinagem CNC de 5 eixos versus impressão 3D
Ao contrário do processo de usinagem CNC de 5 eixos, a impressão 3D é um processo de manufatura aditiva que envolve a construção de componentes uma camada por vez. Embora essas tecnologias difiram em seu modo de operação, há mais sobreposições em sua aplicação. Ambos oferecem alta precisão, retorno rápido, maior repetibilidade e excelentes acabamentos de superfície.
A impressão 3D não requer luminárias ou ferramental. Como resultado, o custo inicial de configuração também é mínimo. No entanto, as máquinas CNC de 5 eixos oferecem melhor precisão dimensional do que a impressão 3D. Eles podem usinar peças pequenas e muito grandes com precisão. Obter tolerâncias extremamente rígidas com a impressão 3D exigirá operações adicionais de pós-processamento.
Trabalhe com o RapidDirect para Usinagem CNC de 5 eixos
Com a explicação da usinagem de 5 eixos, você agora compreende de forma abrangente a usinagem CNC de 5 eixos. É hora de assumir o controle de sua experiência de fabricação. As máquinas CNC de 5 eixos simplificam os processos de fabricação, garantem uma produção mais rápida e econômica e melhoram a precisão e a exatidão. No entanto, eles não são ideais para todos os projetos. Por exemplo, máquinas CNC de 3 ou 4 eixos podem ser mais adequadas e econômicas para recortes, furos e cavidades precisos.
Portanto, é importante entrar em contato com um especialista em usinagem CNC antes de iniciar seu projeto. A RapidDirect é uma empresa líder Serviços de usinagem CNC provedor em todo o mundo. Possuímos várias máquinas CNC de 5 eixos, incluindo Hermle C650, C400, C250, C42 e C22. Nossos fortes serviços de usinagem CNC de 5 eixos podem fabricar peças usinadas CNC de alta precisão com alta qualidade, prazo de entrega rápido e preços competitivos.
Nossos técnicos altamente qualificados também oferecem suporte técnico para ajudá-lo a escolher entre nossa gama de tecnologias de usinagem e materiais de produção. Entre em contato conosco hoje, para que possamos discutir seu projeto. Carregue seu arquivo de design em nossa plataforma de cotação instantânea para obter uma cotação interativa instantânea com análise DFM gratuita.
