Mecanizado CNC de 4 ejes vs 5 ejes: principios, diferencias y cómo elegir el adecuado

En la fabricación de productos relacionada con mecanizado CNC, hay mucho que saber sobre los ejes de mecanizado CNC. Esto es por su importancia y el hecho de que la mayoría de máquinas CNC modernas tienden a operar usando mecanizado CNC de 4 y 5 ejes.

En este artículo, conocerá sobre mecanizado CNC de 4 y 5 ejes. Esto incluirá introducir sus principios básicos, sus diferencias y cómo elegir uno en su proyecto de mecanizado.

¿Qué es el mecanizado CNC de 3 ejes?

Para entender el mecanismo de funcionamiento de mecanizado CNC de 4 y 5 ejes, necesita una imagen clara del mecanizado de 3 ejes, que sigue siendo la forma más usada de mecanizado CNC hoy.

Un proceso típico de mecanizado CNC de 3 ejes implica tres mecanismos en la creación de piezas. Uno es el movimiento arriba y abajo del husillo, mientras que los otros son moviéndolo de lado a lado y adelante y atrás.

Limitaciones del mecanizado CNC de 3 ejes

El mecanizado CNC de 3 ejes trabaja en tres ejes (XYZ). Aunque es una forma adecuada de trabajar, tiene limitaciones severas.

Una es que el ángulo de la herramienta de corte permanece uniforme, lo que dificulta cortar partes del material en secciones de difícil acceso de la pieza. Además, puede ser necesario realizar múltiples configuraciones para una pieza que reduce drásticamente la productividad. Estas limitaciones son responsables del uso más popular de mecanizado CNC de 4 y 5 ejes.

¿Qué es el mecanizado CNC de 4 ejes?

Basado en las limitaciones del 3 ejes explicadas arriba, el mecanizado CNC de 4 y 5 ejes se volvió más popular. El proceso de mecanizado CNC de 4 ejes abarca el mismo mecanismo de acción. Sin embargo, por su nombre, hay un eje adicional incluido.

En una máquina CNC de 4 ejes, el husillo viaja en tres ejes: arriba y abajo, lado a lado y adelante y atrás, mientras la pieza permanece estacionaria en la mesa. El mecanizado CNC de 4 ejes rota adicionalmente en el eje X, también conocido como eje A. Este eje extra permite al mecanizado de 4 ejes funcionar en situaciones que implican taladrado de agujeros o recortes.

Generalmente, el mecanizado CNC de 4 ejes es preferido al de 3 ejes ya que acelera y mejora la precisión del proceso de producción.

¿Qué es el mecanizado CNC de 5 ejes?

Un proceso de mecanizado CNC de 5 ejes también es muy parecido al de 3 ejes. Sin embargo, viene con características muy importantes que proporcionan esos dos ejes extra y una gran flexibilidad de corte.

En un mecanizado CNC de 5 ejes, el husillo y la herramienta de corte se mueven en tres ejes. Sin embargo, hay otras rotaciones sobre el eje X (llamado eje A), eje Y (llamado eje B) y eje Z (llamado eje C). Las máquinas de 5 ejes pueden utilizar cualquier dos de estos ejes rotacionales, dependiendo de su configuración.

El mecanizado CNC de 5 ejes se emplea en diferentes capacidades basándose en esta característica. Puede realizar fresado, torneado, etc. Por tanto, solo necesita una máquina para trabajar en varias piezas.

· Mecanizado CNC de 3+2 ejes

El proceso de mecanizado de 3+2 ejes es un subtipo de mecanizado de 5 ejes, que según su nombre, es una especie de punto medio entre 3 y 5 ejes. No obstante, es una forma rápida y altamente efectiva de mecanizado de 5 ejes. A veces se conoce como mecanizado posicional de 5 ejes.

Con mecanizado de 3+2 ejes, el ángulo de la herramienta de corte no cambia mientras el husillo o mesa rota sobre los dos ejes extra. Como resultado, la herramienta no siempre es perpendicular a la pieza y no siempre crea cortes perfectos.

Sin embargo, existe una forma de mecanizado de 3+2 ejes llamada indexado de 3+2 ejes. En esta forma, el ángulo de la herramienta puede ajustarse manualmente entre cortes.

· Mecanizado CNC simultáneo de 5 ejes

En mecanizado de 5 ejes, cuando la herramienta de corte puede mantenerse siempre perpendicular a la pieza, tenemos un mecanizado de 5 ejes continuo o simultáneo. Este proceso puede proporcionar un acabado superficial superior y permite acceso a áreas de difícil alcance. Sin embargo, es más lento que el mecanizado de 3+2 ejes.

Diferencias entre mecanizado CNC de 4 y 5 ejes

La diferencia principal entre el mecanizado CNC de 4 y 5 ejes se centra en los ejes extra que tienen, y esto lleva a otras diferencias sutiles.

• Diferencia en ejes

El mecanizado CNC de 4 ejes tiene un eje extra, el eje A, mientras que el de 5 ejes tiene dos extra, que pueden ser eje A, B o C dependiendo de la configuración.

• Rotación en ejes

El mecanizado CNC de 4 ejes permite rotación en el eje A, mientras que el de 5 ejes permite rotación en dos de los tres ejes (eje A, B y C).

• Flexibilidad

El mecanizado CNC de 5 ejes tiene un eje extra que el de 4 ejes. No solo es un extra, sino que tampoco está localizado. Localizado en este contexto significa que el eje extra del mecanizado de 4 ejes está siempre en el eje X. Mientras que el de 5 ejes puede estar en dos de los ejes XYZ. Esta propiedad extra y no localizada da al mecanizado de 5 ejes una ventaja sobre el de 4 ejes en términos de flexibilidad.

• Coste

Las características y funciones del mecanizado CNC de 5 ejes lo hacen más costoso que el de 4 ejes.

Independientemente de sus configuraciones particulares, todas las máquinas de 4 y 5 ejes pueden mover sus herramientas de corte de formas más variadas y desde un mayor número de ángulos que las de 3 ejes. Esto permite operaciones de mecanizado más complejas y mayor precisión, y puede eliminar la necesidad de múltiples configuraciones.

· Beneficios de usar mecanizado CNC de 4 y 5 ejes

El mecanizado de 4 y 5 ejes proporciona numerosos beneficios para decidir el adecuado. Esto incluye aumento de precisión, tiempo de configuración reducido y potencial para piezas más complejas.

Otras ventajas específicas dependen de la configuración de la máquina o si hay utilización de 3+2 ejes o 5 ejes continuos.

En general, el mecanizado de 3+2 ejes ofrece ventajas como:

• Mecanizado rápido.
• Configuración fácil.
• Poca probabilidad de interferencia de herramienta.

El mecanizado simultáneo de 5 ejes ofrece ventajas como:

• Acabado superficial excelente.
• Mejor acceso a la pieza.
• Menor desgaste de herramienta.

Aplicaciones del mecanizado CNC de 4 y 5 ejes

El mecanizado CNC de 4 y 5 ejes es importante en muchos escenarios relacionados con fabricación de productos. Basado en el que quiera, son útiles para crear moldes con cavidades profundas, crear formas 3D complejas y mecanizar en superficies inclinadas de una pieza sin comprometer la precisión.

De los dos, el mecanizado CNC de 5 ejes puede usarse para una amplia variedad de piezas. Por ejemplo, se ha vuelto particularmente dominante en la producción de piezas como impulsores y álabes de turbina, que tienen superficies contorneadas inadecuadas para mecanizado de 3 ejes.

Cómo elegir entre mecanizado CNC de 4 y 5 ejes

Elegir entre mecanizado CNC de 4 y 5 ejes para su proyecto viene con entender una cosa o dos. Las tres cosas importantes que debe considerar al elegir entre ambos son:

· Su presupuesto

En la escala de presupuesto, 5 ejes es más costoso que 4 ejes, que también es más costoso que 3 ejes. La razón es el aumento en capacidad, funciones y características al moverse de 3 a 4 a 5.

· Sus requisitos

Para piezas complejas, debería ir por mecanizado CNC de 5 ejes. Sin embargo, para proyectos destinados a producir piezas pequeñas y simples, 3 y 4 ejes son ideales.

· Procedimientos operativos

Cuanto más sube en número de ejes, más complejo es operar. En situaciones que requieren un procedimiento operativo fácil, 3 ejes es el más simple, seguido por mecanizado CNC de 4 ejes.

Conclusión

Como principiante, conocer la disparidad entre mecanizado CNC de 4 y 5 ejes es un paso hacia fabricar el producto correcto. Esto es porque la mayoría de máquinas CNC usan procesos de 3, 4 y 5 ejes. Por tanto, este artículo habla de la diferencia entre los tres.

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Preguntas frecuentes

Los ejes XYZ representan la dirección de movimiento de la máquina CNC. El eje X representa movimientos izquierda y derecha. El eje Y representa movimiento adelante y atrás, y el eje Z representa movimiento arriba y abajo. El mecanizado de 4 y 5 ejes funciona basado en este eje con efecto rotatorio en la parte del eje. Para 4 ejes, efecto rotatorio en eje X, mientras para 5 ejes, efecto rotatorio en dos de los ejes.

También existe un proceso de mecanizado CNC de 6 ejes. Sin embargo, está diseñado para mecanizado de volumen. El mecanizado de 6 ejes, cuando se usa, es altamente eficiente, llevando a un gran recorte en tiempo de producción.