Por qué el aumento de los ejes de mecanizado reduce los costes de producción

¡Es oficial! Agregar ejes adicionales a su proceso de mecanizado puede hacerlo más eficiente y reducir costos. He aquí por qué funciona.

Las cosas cambian constantemente en el mundo de la fabricación. Llegan nuevas tecnologías, las antiguas mejoran y necesitamos actualizar nuestros procesos para estar al día.

Un cambio que ha estado ocurriendo recientemente es un aumento en la cantidad de ejes que se pueden usar en el mecanizado CNC. De acuerdo con las tendencias actuales, la tecnología más nueva está permitiendo que el mecanizado multieje sea aún más accesible que nunca.

Pero, quizás se esté preguntando, ¿son realmente mejores más hachas?

Bueno... sí.

Agregar ejes adicionales a su proceso de mecanizado puede agregar una gran cantidad de beneficios, incluida una mayor eficiencia y costos reducidos.

Puede agregar ejes adicionales invirtiendo en una máquina CNC de varios ejes o con un robot de mecanizado.

¿Cual es la mejor opcion? Para responder a eso, veamos primero los problemas del mecanizado tradicional.

5 problemas con el CNC tradicional de 3 ejes

Tradicionalmente, las máquinas CNC tienen 3 ejes programables, a menudo X, Y y Z. Estos le permiten taladrar, fresar o transformar su pieza de trabajo en 3 dimensiones. Algunas máquinas de eje reducido (p. ej., máquinas de grabado) también vienen solo con capacidad 2D o 2,5D.

El mecanizado 3D es excelente para muchas operaciones comunes en la fabricación. Sin embargo, también puede ser muy restrictivo tener solo 3 ejes.

Aquí hay 5 problemas que surgen con las máquinas CNC tradicionales:

1. Requiere más configuraciones

Menos ejes significan más configuraciones. A menos que sus productos solo requieran un mecanizado extremadamente simple, es probable que necesite cambiar la posición y/o la orientación de las piezas para lograr todos los cortes requeridos.

Cada configuración adicional afecta directamente la productividad de la celda de mecanizado. Esto es particularmente problemático con tamaños de lote pequeños (que son cada vez más comunes) donde las configuraciones pueden ocupar hasta el 90 % del tiempo de mecanizado.

2. Más tiempo práctico

Más configuraciones no solo reducen la productividad de la máquina. También reducen la productividad de los trabajadores. Cada configuración requiere que un trabajador humano dedique su valioso tiempo a una tarea sin valor agregado. Podrían pasar este tiempo de manera más productiva en otro lugar.

Agilizar los cambios puede ayudar a reducir este tiempo, pero es mucho más efectivo eliminar la mayor cantidad posible de tiempo práctico.

3. Necesita accesorios personalizados

Las máquinas de 3 ejes están restringidas en la orientación en la que pueden acercarse a la pieza de trabajo. Si una operación de mecanizado requiere una orientación ligeramente descentrada, a menudo significa que debe diseñar y fabricar accesorios personalizados.

Los accesorios personalizados están bien para tamaños de lote muy grandes. Sin embargo, pueden agregar una gran cantidad de trabajo para cada configuración. Esto puede aumentar significativamente el tiempo que toma cada parte y el costo.

4. Más pasos por operación

Cualquier fabricante estaría de acuerdo:cuantos menos pasos de mecanizado tenga, mejor. Muchos de los principios dentro de la práctica del Diseño para la Manufactura están dedicados a simplificar las operaciones de maquinado y reducir la cantidad de pasos de maquinado que se requieren.

Las máquinas de 3 ejes a menudo aumentan innecesariamente el número de pasos en comparación con las tecnologías de mecanizado que tienen más grados de libertad.

5. Mayor tiempo de entrega y costo del producto

Todos los problemas anteriores pueden afectar negativamente el proceso de fabricación general, lo que conduce a mayores tiempos de entrega y un mayor costo del producto. Cada vez que un técnico necesita dedicar su valioso tiempo a una nueva configuración y cada vez que se debe hacer un accesorio personalizado, puede tener un impacto directo en el resultado final.

Por qué los ejes adicionales reducen los costos

La solución cada vez más popular para estos problemas es agregar ejes adicionales a su operación de mecanizado.

Hay dos formas de lograr esto, como describiremos a continuación, pero primero veamos por qué más ejes pueden reducir los costos.

El punto dulce de los 6 grados de libertad

A menudo pensamos que el mundo está en 3 dimensiones. Pero, en realidad, se requieren 6 dimensiones para un mecanizado completamente flexible:

• 3 dimensiones posicionales (X, Y y Z)
• 3 dimensiones de rotación (Rot[X], Rot[Y] y Rot[Z])

Estos 6 valores son el número mínimo de grados de libertad (DoF) que se requieren para acercarse a cualquier punto del espacio de trabajo desde cualquier ángulo.

Las máquinas CNC con 3, 4 o incluso 5 ejes siempre estarán restringidas porque no cumplen con este "punto óptimo" de 6 DoF.

5 maneras en que los ejes adicionales reducen los costos

Agregar DoF adicionales a una operación de mecanizado puede reducir los costos de varias maneras:

1. Solo se necesita una única configuración (también conocida como configuraciones hechas en una).
2. El tiempo de intervención del operador se reduce al mínimo.
3. Normalmente no se requieren accesorios personalizados.
4. Reduce y simplifica los pasos de mecanizado.
5. Disminuye el tiempo de entrega del producto.

Todos estos factores ayudan a reducir el tiempo y el costo de producción.

¿Cuántos ejes se pueden agregar?

Como se requieren 6 DoF para una máquina completamente flexible, la siguiente pregunta es:¿Cómo agregamos esos DoF y cuántos podemos agregar?

Hay 2 opciones para agregar ejes adicionales a su celda de mecanizado:

1. Máquinas CNC multieje.
2. Mecanizado robótico.

Esta es la cantidad de ejes que puede agregar con cada tecnología:

Con Máquinas CNC

Cuando hablamos de máquinas CNC, normalmente nos referimos a los tres tipos de máquinas más comunes disponibles en este momento:

1. CNC tradicional de 3 ejes
2. CNC de 4 ejes
3. Máquinas CNC de 5 ejes

Aunque está empezando a haber otras máquinas en el mercado (por ejemplo, esta máquina de 6 ejes de la que se informó en 2019), la de 5 ejes es el "límite superior" más común.

Con Mecanizado Robótico

Una alternativa al CNC es utilizar el mecanizado por robot. Esto implica agregar una herramienta de mecanizado a un robot industrial.

Con esta configuración, la configuración básica tiene 6 DoF, ya que este es el estándar para robots industriales. Sin embargo, ¡hay margen para muchos más ejes en la configuración de mecanizado de su robot agregando tantos ejes adicionales como desee!

Aunque nunca puede aumentar el DoF por encima de 6, agregar más ejes como este permite un espacio de trabajo mucho más grande y más flexibilidad.

¿Qué es mejor:mecanizado CNC o robotizado?

La tendencia actual hacia el mecanizado multieje está haciendo que las máquinas de 5 ejes sean más populares. Sin embargo, existen desventajas en el uso de máquinas CNC en comparación con el mecanizado por robot.

Las dos principales desventajas de las máquinas CNC de varios ejes son:

• Son inflexibles — No puede simplemente agregar un eje adicional como puede hacerlo con el mecanizado robótico.
• ¡Son enormes! — Con CNC, cuantos más ejes tenga, más grande suele ser la máquina.

En última instancia, la elección de la tecnología que elija depende de usted, pero vale la pena mencionar que el mecanizado robótico puede incluso superar a las máquinas CNC en algunos casos.

El mecanizado robótico realmente puede simplificar su vida en comparación con el uso de máquinas CNC de varios ejes.

¿Qué opina de las máquinas CNC multieje en comparación con el mecanizado por robot? Cuéntanos en los comentarios a continuación o únete a la discusión en LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram o en el foro de RoboDK.