La fresadora CNC de 5 ejes impulsará las capacidades de sus talleres

En la comunidad de fabricantes, el término "CNC" se usa a menudo para indicar el fresado CNC, es decir, el proceso con el husillo como cabezal de la herramienta. Sin embargo, vale la pena señalar que el CNC se puede usar no solo para fresar, sino también para más usos.

A los efectos de este artículo, el fresado CNC es una herramienta de corte que elimina material sistemáticamente para producir la geometría final. En este proceso de sustracción, la computadora convierte el diseño CAD en coordenadas y luego lo convierte en una herramienta de corte para eliminar material y mostrar las instrucciones del objeto final.

Fresado CNC de 5 ejes desmitificado

Las fresadoras CNC de cinco ejes son simplemente variantes avanzadas de las fresadoras ordinarias en las que la herramienta de corte se mueve a lo largo de cinco ejes diferentes simultáneamente. Solo gracias a esta libertad de movimiento se pueden crear geometrías complejas. Las máquinas CNC ordinarias de 3 ejes, populares entre los entusiastas, simplemente no pueden mover el husillo de corte de ninguna manera que cree, por ejemplo, cavidades parciales y voladizos sin ajustar manualmente el material a mitad del proceso.

Materiales típicos para fresado CNC:

● fibra de carbono

● aluminio

● titanio

● madera (aplicaciones artísticas y de diseño)

Debido a la capacidad de fabricar piezas complejas a partir de materiales resistentes y duraderos, el CNC de 5 ejes es una solución común de producción y prototipos en la industria de la aviación que requiere piezas complejas con una resistencia excepcional.

Los lectores matemáticos de la audiencia pueden preguntarse de dónde provienen exactamente los dos ejes adicionales. Después de todo, el sistema de coordenadas cartesianas tiene solo 3 ejes:X, Y y Z. Pero en realidad es muy simple:un CNC de 5 ejes agrega un "eje" adicional de rotación alrededor de cada uno de los ejes X e Y.

El diagrama de arriba muestra seis ejes. La rotación alrededor del eje Z vertical existe en algunas máquinas, pero de hecho, las fresadoras CNC de 6 ejes son raras porque el sexto eje brinda pocos beneficios.

::Ver productos:Centros de Mecanizado de 5 Ejes

5 ejes en un mundo de 3 ejes

Hay dos formas mecánicas en las que las fresadoras CNC pueden lograr la eficiencia de 5 ejes:

girar el cabezal de la herramienta
mover la mesa (y el bloque de material)
Las máquinas con cabezal giratorio, como su nombre lo indica, pueden maniobrar el cabezal de la herramienta alrededor de un bloque de material para entrar en espacios reducidos en diferentes ángulos. Una de las ventajas de este método es que puede mecanizar una pieza de trabajo más grande y pesada porque el bloque de material permanece estacionario durante todo el proceso.

Por otro lado, las fresadoras CNC que mueven el objeto sobre la mesa, también llamado pin, logran dos ejes de libertad adicionales al girar la mesa sobre la que se coloca el material. Las ventajas de este enfoque son la velocidad y la estabilidad, aunque los objetos que son demasiado grandes o pesados ​​no se pueden rotar de esta manera.

Pero la fresadora CNC de 5 ejes tiene algunas complicaciones, especialmente al fresar cosas. Por ejemplo, existe una clara distinción entre los dos enfoques utilizados para lograr capacidades de corte de 5 ejes:el método continuo y el método de 3 + 2 ejes. Los nombres dan definiciones, de alguna manera.

El sistema CNC continuo de 5 ejes requiere un ajuste continuo de la herramienta de corte en los 5 ejes para mantener la punta óptimamente perpendicular a la superficie de corte. Por el contrario, el método 3 + 2 bloquea el elemento en un ángulo determinado por los ejes de rotación alrededor de X e Y, mientras que el cabezal de la herramienta se mueve en 3 ejes para cortar la pieza.

Fresado continuo vs 3 + 2 ejes

Quizás te estés preguntando ¿cuáles son las principales ventajas del CNC continuo? Velocidad. No es necesario interrumpir el corte para cambiar la orientación de las piezas varias veces durante el proceso, la fresadora CNC continua de 5 ejes es más rápida. Sin embargo, vale la pena señalar que el cabezal de la herramienta en constante movimiento requiere más piezas móviles (mayor desgaste) y detección avanzada de colisiones. Por lo tanto, es más complicado mecánica y programáticamente para ejecutarse con éxito.

Esto plantea un problema importante en el mundo de los 5 ejes:las colisiones. Con herramientas de corte pesadas y pedazos de material volando a gran velocidad por todos lados, es muy importante asegurarse de que nada choque. Pero enseñarle a la máquina cómo rastrear dónde está todo en el espacio 3D demuestra ser un gran desafío de software.

Lado del software

Hablando de desafíos de software, convertir un diseño 3D de un archivo de software CAD a una ruta de herramienta física también es una gran hazaña de ingeniería. Solo algunas de las herramientas de software más avanzadas pueden proporcionar resultados realmente fluidos en el mundo real.

No es difícil ver las similitudes entre el fresado de 5 ejes y la impresión 3D, por lo que puede preguntarse cómo se comparan estos dos procesos. La respuesta corta es:la impresión 3D y el CNC son complementos, no sustitutos, en los que el CNC se utiliza para las piezas más fuertes y duras.

La diferencia obvia es que el sistema CNC de 5 ejes se encuentra principalmente en aplicaciones industriales. La impresión 3D también está presente en este mundo en forma de máquinas SLS que utilizan un láser para la producción adicional de un objeto a partir de un gran baño de polvo. Aunque ambos pueden trabajar con materiales de calidad profesional como el aluminio, un problema con la impresión 3D SLS es el rendimiento.

Fresado vs Impresión 3D

Aquí está la versión corta:
La impresión 3D industrial puede tener plazos de entrega más largos.
El fresado CNC puede reducir el consumo de materia prima para la mayoría de los tamaños de pedidos.
En el proceso de impresión 3D SLS, el volumen total del La cámara de impresión debe llenarse con polvo para producir una pieza, independientemente de su tamaño. No todos los polvos no utilizados se pueden reutilizar, porque toda la cámara que contiene el polvo debe calentarse durante la impresión. Como resultado, los trabajos de impresión deben ponerse en cola y apilarse sistemáticamente para maximizar el volumen de polvo utilizado en cada ciclo y reducir el espacio no utilizado, ya que parte de ese polvo no utilizado simplemente se desperdiciará.

El fresado CNC generalmente no tiene tales restricciones:siempre que se entregue un bloque de material del tamaño aproximado del modelo terminado, el exceso se romperá para obtener la geometría final, sin importar qué tan grande o pequeño sea el modelo. No se desperdicia mucho material, siempre que el bloque original de material sea de tamaño similar a la pieza final. Además, para algunos materiales CNC, como el aluminio, el material cortado puede incluso recolectarse y reciclarse.

Una pequeña mención

Aunque no se usa tanto como SLS, la fusión por haz de electrones (EBM), otro método de impresión 3D industrial, usa menos material. Esto se debe a que no requiere llenar un cierto volumen, básicamente "dispara" material de construcción durante su creación.