Mecanizado CNC: Comparación de Sistemas de 3, 4 y 5 Ejes para Precisión Óptima

El fresado es una tecnología importante utilizada en el mecanizado de precisión CNC, con aplicaciones en piezas médicas, aeroespaciales, ópticas y mecánicas. El fresado utiliza herramientas rotativas para remover material de la pieza de trabajo alimentando la pieza de trabajo en un ángulo relativo al eje de la herramienta. Las instrucciones se ingresan en la máquina herramienta CNC a través de archivos CAD y se convierten en un conjunto de instrucciones de secuencia precisas. Las máquinas herramienta CNC usan estos comandos de programación para operar automáticamente sin necesidad de un operador físico. Los fabricantes han obtenido muchos beneficios a través de la aplicación del mecanizado CNC, como reducir costos, aumentar velocidad, mejorar precisión y aumentar productividad.

El eje de la fresadora determina el tipo de pieza de trabajo y la posición que se puede completar en la pieza de trabajo. Estas máquinas tienen al menos 3 ejes y funcionan a lo largo del plano XYZ: eje X (vertical), eje Y (horizontal) y eje Z (profundidad). El 4to eje representa el eje A (rotación alrededor del eje X), y el 5to eje representa el eje B (rotación alrededor del eje Y).

Aquí, analizamos las diferencias entre el mecanizado de 3, 4 y 5 ejes y los tipos y ventajas de sus piezas aplicables.

¿Qué es el Mecanizado de 3 Ejes?

El mecanizado de 3 ejes es un proceso de fresado realizado en los ejes X e Y, lo que significa que la pieza de trabajo permanece en la misma posición, mientras que la herramienta de corte opera a lo largo del plano XYZ para recortar el material. Dado que el mecanizado de 3 ejes solo puede realizarse en 3 ejes, es relativamente simple y puede remover material de atrás hacia adelante, de lado a lado y de arriba hacia abajo en estos 3 ejes. Esto es adecuado para piezas que no requieren mucha profundidad y detalle. El mecanizado de tres ejes se usa más comúnmente para producir piezas mecánicas, y es más adecuado para:

• Operación automática/interactiva
• Fresado de ranuras
• Taladrado
• Corte de bordes afilados

Aunque el mecanizado de tres ejes es el proceso más básico, dependiendo de la escala de producción, requisitos de la pieza de trabajo, precisión y restricciones de acabado, materiales utilizados y capacidades de sujeción, el mecanizado de tres ejes puede ser la opción ideal para tu proyecto de mecanizado.

El fresado de 3 ejes puede producir los mismos productos que las máquinas de fresado de 4 y 5 ejes, pero las máquinas de fresado de 3 ejes no pueden proporcionar el mismo nivel de detalle o eficiencia. El 3 ejes puede cortar una sola característica durante la operación, pero no puede igualar el trabajo de 5 ejes en términos de calidad o rentabilidad.

¿Qué es el Mecanizado de 4 Ejes?

El fresado de 4 ejes involucra el mismo proceso involucrado en el mecanizado de 3 ejes, donde se usa una herramienta de corte para remover material de la pieza de trabajo para crear la forma y contorno deseados. Sin embargo, en el mecanizado de cuatro ejes, el fresado se realiza en el eje adicional. Una máquina herramienta CNC de 4 ejes funciona en los ejes X, Y y Z como una máquina de 3 ejes, pero también incluye rotación alrededor del eje X (llamado eje A). Este es el 4to eje agregado durante nuestro proceso de mecanizado. En la mayoría de los casos, la pieza de trabajo girará para permitir el corte alrededor del eje B.

El fresado de 4 ejes es útil cuando se necesitan hacer agujeros y cortes en el lado de la pieza de trabajo o alrededor del cilindro. Pueden proporcionar trabajo rápido y eficiente basado en entrada digital por computadora para obtener resultados precisos. Puede usarse en múltiples industrias, incluyendo Industria, Investigación Tecnológica, Enseñanza, Construcción de Prototipos de Aficionados, Diseño Publicitario, Creación de Arte, Creación de Equipos Médicos, etc.

El cuarto eje adicional (eje A) puede girar automáticamente la pieza de trabajo, por lo que la máquina puede remover material de ambos lados. El mecanizado de cuatro ejes es versátil y puede usarse para:

• Corte intermitente
• Corte continuo
• Superficie tallada

¿Qué es el Mecanizado de 5 Ejes?

El mecanizado de 5 ejes significa que la pieza de trabajo puede operarse automáticamente desde cinco lados a la vez. Además del movimiento automático a lo largo de los ejes X, Y y Z, las máquinas herramienta CNC de 5 ejes también pueden seleccionar dos de los tres ejes de rotación (A, B, C) para usar. Los ejes A, B y C realizan rotación de 180° alrededor de los ejes X, Y y Z respectivamente. Este tipo de mecanizado se usa en las industrias automotriz, aeroespacial y naval. Generalmente muy adecuado para componentes extremadamente complejos que son sólidos y deben ser fundidos.

El mecanizado de 5 ejes requiere más tiempo de preparación para la programación CNC para adaptarse a movimientos rotativos complejos, pero permite el mecanizado en los cinco lados de una pieza de trabajo en una sola operación. Esta rotación y movimiento de herramienta multidimensional hacen que el eje B en la producción de la pieza de trabajo tenga precisión, acabado y velocidad inigualables. Capaz de crear piezas precisas y complejas para huesos artificiales, productos aeroespaciales, piezas de titanio, piezas de maquinaria de petróleo y gas, moldes automotrices, médicos, construcción y productos militares.

No confundas el fresado de indexación de 5 ejes con el verdadero mecanizado de 5 ejes. El mecanizado de indexación de cinco ejes también se llama mecanizado 3+2, que no puede mantener el contacto continuo entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo en todos los ejes de rotación. El verdadero mecanizado de 5 ejes utiliza simultáneamente los tres ejes lineales (X, Y y Z) y dos ejes rotativos (A y B) de la máquina herramienta, resultando en mecanizado de superficie de contorno más complejo.

La indexación de 5 ejes es muy adecuada para piezas que no requieren control extremo de contorno, como fijaciones, accesorios, carcasas y otros componentes a menudo utilizados en fabricación. Si necesitas hacer un diseño con excelente funcionalidad, entonces el verdadero mecanizado de 5 ejes puede ser tu mejor opción.

Configuración para mecanizado de 5 ejes

Hay dos configuraciones principales para una máquina herramienta de cinco ejes:
Tipo rotatorio-rotatorio: Estas máquinas utilizan el eje rotatorio girando el husillo principal. Este estilo es mejor para procesar piezas más pesadas porque la mesa de trabajo siempre está nivelada.

Tipo bancada: La máquina tipo bancada tiene una mesa de trabajo móvil, que es muy útil para procesar grandes volúmenes, porque el husillo no ocupa espacio.

El tipo específico de máquina utilizado depende de varios factores de tu trabajo, incluyendo el peso de las piezas y el número de productos terminados.

Ventajas del mecanizado de 5 ejes:

Reducir Tiempo de Procesamiento

En el mecanizado de cinco ejes, la fresa de extremo de fondo plano se usa para mantener un estado vertical para la superficie de procesamiento de molde complejo, lo que puede reducir enormemente el tiempo de procesamiento. El principio del centro de mecanizado de cinco ejes también es adecuado para fresado lateral con superficies angulares, lo que puede eliminar texturas tipo costilla causadas por fresado con fresa de extremo esférico, haciendo que la calidad de superficie del molde sea más ideal, y reduciendo la carga de trabajo de limpieza manual de la superficie del molde y trabajo manual.

Diseño Complejo

El movimiento adicional disponible en el mecanizado de 5 ejes te permite lograr formas y diseños complejos. Con una máquina de cinco ejes, puedes acceder a ángulos de mecanizado y arcos que anteriormente solo eran posibles con múltiples configuraciones y incontables accesorios especiales. En última instancia, el mecanizado de cinco ejes elimina la necesidad de crear accesorios complejos, porque puedes fijar la pieza una vez y rotarla en un solo proceso para obtener la geometría deseada.

Mejorar Precisión de Mecanizado

A través de la tecnología de mecanizado de cinco ejes, se resuelve el problema de que la pieza de trabajo necesite ser reposicionada en un ángulo complejo y necesite ser depurada múltiples veces, lo que no solo acorta el tiempo, sino que también reduce enormemente el error generado. El costo grande de la herramienta de fijación requerida al instalar la pieza de trabajo también se ha ahorrado, y la máquina herramienta también ha logrado el procesamiento de piezas complejas, como taladrado, procesamiento cónico y cavidades hundidas requeridas para superficies complejas, que no son posibles con métodos tradicionales.

Remoción de Material Más Rápida

En el mecanizado de 5 ejes, la herramienta de corte se mantiene tangente a la superficie de corte, acortando así el tiempo de ciclo, lo que ayuda a ahorrar costos porque tienes que remover más material cada vez que cortas la herramienta.

Mejor Acabado Superficial

El cuarto y quinto eje pueden ayudarte a orientar la pieza y acercar la pieza a la herramienta de corte, permitiéndote usar una herramienta de corte más corta que no es susceptible a vibración a velocidades de corte extremadamente altas, ayudándote a obtener un mejor acabado superficial.

Alta Productividad

El centro de mecanizado de cinco ejes puede reducir efectivamente el tiempo de mecanizado y tiempo auxiliar de las piezas. El centro de mecanizado de enlace de cinco ejes tiene una amplia gama de velocidad de husillo y avance, permitiendo que la máquina herramienta realice corte potente con gran cantidad de corte. El centro de mecanizado de enlace de cinco ejes está entrando actualmente en la era del mecanizado de alta velocidad, el movimiento rápido y posicionamiento de partes móviles del centro de mecanizado de cinco ejes y corte de alta velocidad han reducido el tiempo de respuesta entre productos semi-terminados y mejorado la eficiencia de producción.

Aunque las ventajas de cinco ejes comparados con 4 ejes y 3 ejes son muy prominentes, no todos los productos son adecuados para procesamiento de cinco ejes, y aquellos adecuados para procesamiento de tres ejes no son necesariamente adecuados para procesamiento de cinco ejes. Si usas productos que pueden ser procesados por tres ejes con mecanizado de cinco ejes, no solo aumentará el costo, sino que el efecto no es necesariamente bueno. Solo haciendo arreglos razonables y formulando máquinas herramienta adecuadas para el producto se puede aprovechar el valor de la propia máquina.

Si no sabes qué método es adecuado para tu proyecto, envíanos la información, y nuestro equipo técnico profesional te dará la solución más profesional y adecuada.