¿Qué es el mecanizado CNC de 5 ejes?

En la fabricación sustractiva, es muy importante elegir la mejor máquina para su necesidad particular de producción. Desde la selección de materiales hasta las geometrías, los tiempos de configuración y más, la máquina correcta puede conducir a una mayor eficiencia de producción y ahorro de costos. En la industria médica, las piezas que requieren altas tolerancias y pueden estar compuestas de geometrías complejas a menudo usan mecanizado CNC de 5 ejes. Esto reduce la cantidad de configuraciones de piezas complejas requeridas cuando se mecanizan varios ejes en sus respectivos puntos de referencia.

Los ejes en el mecanizado CNC

El mecanizado CNC de 5 ejes son caminos por los que las piezas o herramientas pueden moverse simultáneamente. Los ejes principales:X, Y y Z, son parte del Sistema de Coordenadas Cartesianas básico propuesto por primera vez por el matemático y filósofo René Descartes en el siglo XVI. Esto se usa para describir el espacio tridimensional y se puede representar como tres líneas perpendiculares que van en diferentes direcciones. Los tres ejes se cruzan en un punto en el centro llamado origen que se utiliza como punto de referencia para medir la longitud a lo largo de cada eje.

Los dos últimos ejes, A y B, son más difíciles de entender. Estos dos ejes giran alrededor de los ejes principales X e Y y pueden verse como la parte del objeto que se mueve hacia abajo en los ejes principales. El eje adicional llamado C que gira alrededor del eje Z también existe, pero no se suele utilizar en los procesos de mecanizado CNC.

¿Cuán capaces son las máquinas CNC de 5 ejes?

Una máquina CNC de 5 ejes produce resultados muy precisos. Estas máquinas CNC avanzadas son capaces de crear piezas de trabajo complejas a partir de aluminio, acero, latón y polímeros. Y todo esto se hace usando cinco tipos de movimientos distintos relativos a la pieza de trabajo. Por ejemplo, palanquilla de aluminio mecanizada a lo largo de los ejes X, Y y Z, además de dos movimientos de rotación de la pieza de trabajo. Estos movimientos adicionales proporcionan mayor flexibilidad y precisión. Esto no es posible con las máquinas tradicionales de 3 ejes. El mecanizado de 5 ejes puede producir piezas altamente complejas y aerodinámicas, este tipo de mecanizado se ha utilizado para producir trenes de aterrizaje, mamparos y más.

La eliminación de material pesado, o aligeramiento, es una técnica común en el diseño aeroespacial y automotriz. El aligeramiento ha aumentado la demanda de mecanizado de 5 ejes. Y su demanda está creciendo dentro de estas industrias, así como en otras. El mecanizado de 3 ejes puede eliminar peso fácilmente durante el proceso de desbaste, pero esa tecnología no puede proporcionar el acabado limpio requerido para piezas específicas que requieren alta precisión con configuraciones mínimas de piezas.

El tiempo de ciclo reducido es otra gran ventaja para el mecanizado CNC de 5 ejes frente al mecanizado CNC de 3 o 4 ejes y el mecanizado 2D. Una máquina CNC de 5 ejes tiene la capacidad de manipular formas complejas en una configuración. Menos configuraciones equivalen a un menor potencial de problemas de tolerancia entre cada dato de pieza. Si reduce el número de configuraciones, los plazos de entrega se acortan. Por lo tanto, las tiradas pequeñas de piezas pueden moverse rápidamente a través del proceso de producción y se aumenta la capacidad de respuesta del cliente. Al minimizar el movimiento de piezas en los dispositivos de trabajo, en promedio, se pueden ahorrar 40 minutos por pieza. Para la creación de prototipos y la producción de lotes pequeños, este ahorro de tiempo representa un ahorro de costos significativo. Con una sola configuración, la máquina de 5 ejes puede mecanizar materiales y crear 360 grados de libertad para mecanizar dentro de cada eje.

Las reducciones de dispositivo y jog

Las máquinas de 5 ejes pueden mecanizar prácticamente todas las superficies. Esto ayuda a reducir la necesidad de múltiples configuraciones o plantillas y accesorios especiales. Debido al rango de movimiento de su cabezal de corte y ejes de rotación adicionales, estas máquinas pueden llegar a 5 lados de una pieza. Esto significa que se requerirán menos reajustes y menos configuraciones innecesarias. Esto no solo ahorra tiempo de ciclo, sino también dinero y errores del operador. Además, con varias configuraciones, siempre existe la posibilidad de una alineación incorrecta cada vez que se mueve la pieza.

La máquina de 5 ejes ayuda a reducir el costo de mano de obra por pieza

Al optar por una máquina de 5 ejes, se puede eliminar el tiempo perdido y el costo posterior que se produce cada vez que el operador de la máquina toca una pieza. Al reducir el tiempo necesario para volver a fijar la pieza, también se reducen los costos de mano de obra. Es decir, cuanto menos tiempo necesite un operador para tocar una pieza, menor será el costo.

Beneficios de elegir un sistema de mecanizado CNC de 5 ejes

Los sistemas avanzados se consideran superiores a las máquinas tradicionales de 3 ejes y su popularidad continúa creciendo cada año. Los ejes A y B adicionales amplían un número infinito de capacidades de fabricación. El cabezal de corte y las herramientas ahora pueden acercarse a la pieza de trabajo desde casi todas las posiciones posibles. Esto asegura un fácil mecanizado sin necesidad de reposicionar todo el sistema. Esto no es posible en máquinas con menos de cinco ejes a menos que se reposicione la pieza.

Además, se realiza menos manipulación de material con el producto debido a la reducción en la cantidad de reposicionamiento requerido. Esto conduce a ahorros de tiempo y reducciones en los errores humanos, así como en los costos de producción. Ahora se pueden crear piezas complejas usando los ejes adicionales, y los trabajos que solo requieren tres ejes se pueden completar más rápido usando una máquina de 5 ejes. Esto se debe a que la herramienta de corte permanece tangencial a la superficie de corte, lo que a su vez elimina más material en cada pasada.

Otro beneficio de este proceso es un acabado superficial mejorado. Esto se debe a que tener diferentes orientaciones de las piezas permite que el producto se acerque más a la herramienta de corte. Esto conduce a una menor vibración de la herramienta y un acabado superficial uniforme en general. El software de diseño, como PowerMill de Autodesk, puede ayudar a completar este proceso al ofrecer una amplia biblioteca de trayectorias de herramientas para una mayor optimización y un pulido manual mínimo.

Las máquinas CNC de 5 ejes son máquinas de fabricación versátiles que se benefician del empleo de hasta cinco ejes diferentes simultáneamente. Tres ejes lineales y dos rotacionales. Sus capacidades de procesamiento son más diversas que las de una máquina CNC normal de 3 ejes. Las máquinas CNC de 5 ejes se pueden equipar de tal manera que se eliminen múltiples configuraciones y, por lo tanto, se puede reducir la necesidad de supervisión constante, aumentando la eficiencia y logrando un mecanizado de configuración única o "Hecho en uno". Una máquina CNC de 5 ejes es un caballo de batalla adicional para cualquier taller de máquinas. Si se utiliza de manera eficiente, puede fabricar piezas completas sin configuraciones adicionales. Esto reduce drásticamente el tiempo de inactividad.

Beneficios del mecanizado de 5 ejes para diversas industrias

• Industria Automotriz

La industria automotriz requiere un alto volumen de producción con un requisito crítico de calidad y consistencia. Cada componente debe encajar dentro de una tolerancia específica para vehículos seguros. La mayoría de los componentes de la industria automotriz se fabrican mediante procesos de gran volumen y bajo costo, como estampado, inyección de plástico y fundición. Sin embargo, estas técnicas económicas y rápidas requieren herramientas avanzadas y de alta precisión y esta es una situación ideal para el mecanizado de 5 ejes.

• Mecanizado de 5 ejes en la industria médica

Al igual que la industria aeroespacial, la industria médica tiene requisitos de calidad extremadamente estrictos. Ciertas piezas médicas pueden tener un efecto directo e inmediato en la salud o la tasa de supervivencia de una persona si hay problemas de calidad perjudiciales. Algunos componentes médicos tienen formas orgánicas mecanizadas a partir de materiales exóticos para poder implantarlos en un paciente. Los CNC de 5 ejes pueden mecanizar este tipo de materiales y manejar las formas orgánicas de dichos implantes. Además de los implantes, también existe la necesidad de 5 ejes en otras aplicaciones relacionadas con la medicina, como impulsores médicos y componentes de escáner CT.

• Mecanizado de 5 ejes en la industria energética

La industria energética es un componente importante de otras industrias. Es enorme e incorpora muchas capacidades y tecnologías avanzadas diferentes. Desde centrales eléctricas hasta sistemas de energía solar e incluso tecnologías más exóticas como la fusión, existe un requisito de componentes avanzados. Esta exigente especificación de ingeniería, ciencia de materiales y fabricación se debe a estos requisitos intensivos. Y existe la necesidad de sistemas de mecanizado que puedan producir componentes avanzados de manera confiable y aquí es donde realmente brilla la maquinaria de 5 ejes.