O guia essencial para usinagem CNC de 5 eixos

Deseja aprender mais sobre usinagem CNC de 5 eixos? Curioso para saber como uma máquina-ferramenta CNC de 5 eixos pode ajudar a aumentar sua capacidade de fabricação?

Você precisa ler este guia essencial para máquinas CNC de 5 eixos para descobrir como elas funcionam, quais são suas vantagens, bem como os tipos de máquinas-ferramenta disponíveis.

Desenvolvidas para melhor atender às necessidades cada vez mais sofisticadas de indústrias avançadas, como engenharia aeroespacial, médica, defesa, robótica e fabricação automotiva, as máquinas-ferramentas CNC de vários eixos revolucionaram a fabricação.

Um marco importante é o desenvolvimento de máquinas-ferramentas CNC de 5 eixos . Também conhecidos como Centros de Usinagem de 5 Eixos, a capacidade e flexibilidade de tais máquinas são muito superiores aos Centros de Usinagem de 3 Eixos padrão.

Para ajudá-lo a decidir se as máquinas CNC de 5 eixos são relevantes para sua produção, este artigo abordará as seguintes perguntas frequentes sobre essa tecnologia:

• O que é usinagem CNC de 5 eixos?
• Quando você precisa de uma máquina-ferramenta CNC de 5 eixos?
• Quais são as vantagens da usinagem CNC de 5 eixos?
• O que você deve procurar em uma máquina-ferramenta CNC de 5 eixos?
• Tipos de máquinas-ferramentas CNC de 5 eixos disponíveis na Hwacheon

#1 O que é Usinagem CNC de 5 Eixos?

As técnicas de usinagem CNC de 5 eixos empregam um centro de usinagem de Controle Numérico Computadorizado (CNC) para posicionar ou sincronizar uma peça em 5 eixos diferentes para fácil acesso às ferramentas de corte. Isso permite que a peça seja usinada com três eixos primários – X, Y e Z – bem como dois eixos rotativos adicionais (A e C ou B e C).

Por favor, veja o diagrama abaixo para ver como ele funciona.



Controlar o movimento de uma peça em vários eixos dá à ferramenta de corte a flexibilidade de ser multidirecional. Ele pode, assim, alcançar a maioria dos ângulos, mesmo os negativos, e fazer uso mais completo de ferramentas de corte padrão em uma ampla variedade de formas e dimensões.

Versões de 3+2 eixos

Na versão de 3+2 eixos , quaisquer 3 eixos podem ser controlados simultaneamente enquanto os 2 eixos restantes são usados ​​para posicionar a peça.

Veja como funciona:

• Você pode usar X, Z e C juntos, enquanto os eixos Y e A são usados ​​para posicionamento.
• Você pode usar Y, Z e A juntos, enquanto X e C são usados ​​para posicionamento.

Versões de 4+1 eixos

Para as versões de 4+1 eixos , qualquer um dos 4 eixos pode ser controlado simultaneamente enquanto o 1 eixo restante é usado para posicionamento.

Veja como funciona:

• Você pode usar X e Z e A e C juntos, enquanto Y é usado para posicionamento.
• Você pode usar X &Y &Z &A juntos, enquanto C é usado para posicionamento.

Versões completas de 5 eixos

Por fim, há as versões completas de 5 eixos onde todos os 3 eixos (lineares) e 2 eixos (rotacionais) podem ser controlados simultaneamente.

Nesta versão, os eixos são configurados em 3 eixos lineares (normalmente chamados de X, Y e Z), e dois eixos rotacionais (normalmente chamados de A e C). O eixo A é o eixo de inclinação, enquanto o eixo C é o eixo rotativo. Em tal configuração, geralmente haverá uma superfície de mesa onde a peça de trabalho é montada.

Eixo Rotativo

Para máquinas-ferramentas CNC de 5 eixos com mesa Trunnion, a mesa fornece à ferramenta dois eixos de rotação:

• Eixo A – A superfície da mesa gira (inclina) na direção do operador ou afasta-se do operador (por exemplo, M2-5AX, M3-5AX, M4-5AX da Hwacheon. No D2-5AX, a superfície da mesa inclina para o lado esquerdo ou direito do ponto do operador de vista).

Dependendo do modelo, uma ampla gama de ângulos de inclinação pode ser alcançada. De um modo geral, as máquinas com uma faixa de inclinação mais ampla de +/- 120° (como M3-5AX e M4-5AX) são excepcionais. Esses designs de mesa e faixas disponíveis podem inclinar a peça de trabalho para fornecer acesso a ângulos ainda mais complexos.

No caso de modelos como o D2-5AX, a mesa é montada longitudinalmente à vista do operador e oferece uma faixa de inclinação de +30° para a direita e -110° quando inclinada para a esquerda.

• Eixo C – A superfície do tampo da mesa (a peça é montada nela) gire para a esquerda (sentido horário) ou para a direita (sentido anti-horário). A rotação pode ser no máximo de 360° proporcionando um círculo completo sem a necessidade de voltar à posição zero novamente. Isso permite que a peça seja posicionada em qualquer posição de rotação necessária. Os 3 eixos lineares oferecem a possibilidade de posicionar o movimento linear na posição desejada. O eixo de inclinação fornece os ângulos para a posição de inclinação necessária.

Juntamente com os 3 eixos lineares (X, Y e Z) e os eixos A e C rotativos das máquinas de 5 eixos, a peça a ser usinada pode ser manobrada e movida para os ângulos e posições mais ideais para o corte.

#2 Quando você precisa de uma máquina-ferramenta CNC de 5 eixos?

Dada a sua maior flexibilidade e adaptabilidade, as máquinas-ferramentas de 5 eixos são úteis para uma ampla gama de operações de usinagem em vários setores para necessidades de usinagem específicas.

Aqui estão 7 das aplicações mais comuns.

1) Quando as operações de corte, perfuração ou rosqueamento são necessárias em todas as 5 faces com ângulos específicos

A usinagem de 5 eixos é mais prevalente nas indústrias aeroespacial, médica, automotiva, de peças em geral, moldes e matrizes ou de petróleo e gás, só para citar algumas. Essas peças tendem a ter formas incomuns, têm contornos e superfícies complexos ou têm superfícies, locais e posições com ângulos específicos. Eles incluem turbinas de aeronaves ou navios, impulsores e peças como juntas de direção que exigem operações em todas as 5 faces e ângulos específicos adicionais.

2) Quando você precisa de soluções de engenharia mais flexíveis

Operações simultâneas de usinagem de 5 eixos são comuns em moldes e matrizes, bem como nas indústrias de fabricação de peças aeroespaciais. Com a capacidade de posicionar ou mover a peça em vários eixos, as máquinas-ferramentas de 5 eixos fornecem aos engenheiros de projeto maior liberdade para projetar até as formas e formas mais difíceis. Portanto, as peças a serem trabalhadas podem ser mais complexas, resultando em melhores soluções gerais de engenharia em praticamente todos os setores.

3) Quando você precisa de produção de mixagem de alto volume e baixo volume

As peças de trabalho fabricadas em volumes menores, mas repetidos, estão aumentando. Atualmente, as indústrias tendem a evitar pedidos de grande volume, preferindo lotes menores que podem ser repetidos just-in-time, se necessário. Os fabricantes devem ser altamente flexíveis para atender às mudanças rápidas de sua produção. Ao fazer isso, os fabricantes podem evitar estoques dispendiosos e desnecessários e ser mais flexíveis nos preços.

4) Quando você recebe pedidos de peças de formato complexo

A usinagem de 5 eixos é ideal para empresas que exigem peças de trabalho altamente complexas e precisas, como as indústrias aeroespacial, médica, automotiva, de petróleo e gás, semicondutoras e eletrônica. Os fabricantes desses setores precisam do know-how certo e do equipamento certo para apoiá-los na produção de peças com precisão e desempenho constante e duradouro.

Com a máquina certa, bom CAD / CAM, ferramentas e operador/programador treinado, esses fabricantes podem tornar sua produção lucrativa, ao mesmo tempo em que se diferenciam das empresas de fabricação padrão.

5) Quando você deseja reduzir o tempo de espera e aumentar a eficiência

Com dispositivos de fixação padrão e menos necessários para fabricar até mesmo as peças mais complexas, as máquinas-ferramentas CNC de 5 eixos substituem a necessidade de mover sua peça para várias máquinas-ferramentas com apenas uma máquina. A capacidade de fazer usinagem de configuração única oferece vantagens comerciais significativas, especialmente porque os tamanhos dos lotes diminuem enquanto as peças se tornam mais complexas.

6) Quando você deseja melhorar a qualidade e a precisão de sua peça

Ao eliminar a necessidade de várias configurações de várias máquinas-ferramenta, os erros humanos e de máquina são reduzidos. Isso melhora a precisão de sua peça usinada quando você usa os recursos de usinagem de 5 faces e 5 eixos em uma única configuração. Essas máquinas também permitem o uso de ferramentas padrão. Isso pode se traduzir claramente em economia de custos, pois não são necessárias ferramentas especiais (por exemplo, ferramentas muito longas ou ferramentas de forma).

7) Quando você deseja maior flexibilidade, velocidade de produção e precisão

Enquanto uma máquina-ferramenta configurada com 3+2 eixos é uma melhoria em relação às máquinas padrão de 3 e 4 eixos, uma máquina projetada com 4+1 oferece ainda mais flexibilidade – estima-se que 4+1 máquinas podem produzir 85% de todas as peças exigidas por qualquer indústria . Este é um benefício para os fabricantes de peças que precisam atender a todos os tipos de trabalho e não podem ser muito seletivos. Uma máquina de 3+2 eixos (geralmente um centro de usinagem padrão de 3 eixos com uma mesa opcional de 2 eixos adicionada) requer cada nova ferramenta na posição inicial e é limitada em tamanho de peça e complexidade de usinagem. Uma máquina simultânea de 5 eixos completa é necessária para formas muito complexas, como rodas de turbina, seções de moldes de pneus, peças sobressalentes humanas, etc. do padrão às necessidades de usinagem complexas.

#3 Quais são as vantagens das máquinas-ferramentas CNC de 5 eixos?

Com usinagem simultânea de 5 eixos, sua máquina-ferramenta CNC pode trabalhar em superfícies de contorno extremamente complexas que são desafiadoras ou mesmo impossíveis de produzir com máquinas-ferramentas mais simples. Usinar em torno dos 5 lados de uma peça em uma única configuração significa que você pode realizar operações em todos os 5 lados de uma peça em uma única configuração, economizando tempo de preparação, refixação e esforço.

Além disso, a usinagem de 5 eixos aumenta sua flexibilidade e precisão, pois você pode eliminar a necessidade de mover peças de trabalho em várias máquinas. Isso reduz ainda mais a necessidade de vários dispositivos de fixação e configurações.



Aqui estão algumas das vantagens que você pode desfrutar com um centro de usinagem de 5 eixos.

1) Configuração de máquina minimizada

Com um único processo de configuração (também conhecido como “Done-in-One”), você pode reduzir significativamente o tempo de preparação e aumentar a eficiência humana e da máquina. Isso também reduz os erros humanos e de máquina que resultam do trabalho em várias configurações para cada estágio de usinagem. O equipamento de fixação mais simples usado para colocar a peça na posição desejada na máquina também economiza tempo, custo e reduz possíveis erros.

2) Capacidade de gerenciar projetos complexos

Com usinagem de 5 eixos, formas e designs complexos podem ser facilmente manuseados. Isso pode incluir o seguinte:peças de sistemas hidráulicos, carcaça da bomba de água, carcaça da caixa de engrenagens, engrenagens, moldes de injeção, equipamentos de petróleo e gás, equipamentos médicos ou de transfusão de sangue e muitos outros.

3) Maior precisão de usinagem

Ao reduzir a quantidade de configurações manuais necessárias, a usinagem multi-eixos ajudará a melhorar a precisão geral da peça produzida.

4) Melhor acabamento da superfície

Máquinas de 5 eixos construídas com maior qualidade mecânica, como os centros de usinagem Hwacheon M2-5AX, M3-5AX, M4-5AX e D2-5AX, fornecem a base para obter vibrações reduzidas, superfícies mais suaves de alta qualidade e precisão constante. O operador da máquina não precisa re-fixar a peça, pois ela permanece presa durante todo o ciclo de usinagem. Isso melhora muito a qualidade dos acabamentos.

5) Remoção de material mais rápida

Especificamente projetado para remover até mesmo os materiais mais difíceis de forma rápida e eficiente, um centro de usinagem CNC de 4+1 ou 5 eixos completo reduzirá significativamente qualquer esforço manual. Isso leva a uma maior eficiência e estabilidade na usinagem.

6) Economia de tempo significativa

Está se tornando cada vez mais importante olhar para a operação e o custo da mão de obra, tendo em vista os custos crescentes da mão de obra, a falta de mão de obra treinada e a necessidade de aumentar a produtividade da fábrica. Graças à configuração tudo-em-um dessas máquinas-ferramentas, os operadores não precisam refixar e mover as peças para outras máquinas para a próxima operação. Em vez disso, eles podem se concentrar no gerenciamento de máquinas adicionais, aumentando assim sua produtividade.

7) Expandir a capacidade da fábrica e a flexibilidade de produção

Para fabricantes de peças e fabricantes contratados, investir em um centro de usinagem de 5 eixos melhora a flexibilidade e agilidade de suas produções. Com suas múltiplas aplicações, essas máquinas-ferramentas permitem que você maximize suas máquinas para pedidos de fabricação grandes e pequenos. Esses recursos podem não estar presentes em máquinas padrão de custo mais baixo que possuem recursos claramente limitados.

Em suma, a máquina-ferramenta CNC de 5 eixos pode melhorar significativamente sua produtividade e lucratividade. Além disso, eles diferenciam sua capacidade de fabricação de seus concorrentes.

#4 O que considerar em uma ferramenta de usinagem CNC de 5 eixos?

Agora que você aprendeu sobre as vantagens de uma ferramenta de usinagem de 5 eixos, a próxima pergunta é esta:Como você escolhe a máquina-ferramenta CNC de 5 eixos certa?

Para ajudá-lo a fazer isso, fornecemos uma lista de verificação útil para você considerar.

1) Potência de processamento CNC adequada

Certifique-se de que o poder de processamento do controle CNC seja alto o suficiente para calcular, calcular e controlar o número de eixos usados ​​ao mesmo tempo.

2) Corresponder a função de antecipação ao tipo de máquina

A função de antecipação para uma máquina de 4+1 eixos deve ter no mínimo 200 blocos. Para sequências de usinagem de 4 eixos mais complexas, 400 blocos seriam melhores. Para uma operação simultânea completa de 5 eixos, é necessário um controle CNC de cálculo mais rápido. Este pode ser o Fanuc 31i B5 com padrão de bloco HAI 600, ou função de antecipação de bloco opcional de 1000, fornecendo velocidade de cálculo muito alta.

3) Potência suficiente e rigidez do eixo da máquina

Potência suficiente e rigidez do fuso da máquina são fatores importantes e muitas vezes ignorados. No entanto, um fuso potente requer o suporte de um projeto mecânico ainda mais rígido. Para garantir um corte suave e sem erros, o coração do centro de usinagem de 5 eixos – o fuso da máquina – precisa não apenas ser poderoso o suficiente para lidar com as tensões e cargas impostas a ele, mas ter reservas suficientes até o limite. Dependendo do material a ser usinado, um fuso menos potente de 11-15Kw com torque máximo inferior a 100Nm pode limitar as capacidades de sua máquina. Essas máquinas podem ser mais baratas no curto prazo, mas não com uma visão de longo prazo.

(O novo centro de usinagem de 4+1 ou 5 eixos D2-5AX da Hwacheon foi especialmente projetado mecanicamente desde o início para lidar com um fuso de 37Kw e 310Nm de torque. Embora isso possa levar a um custo inicial mais alto da máquina, sua ampla gama de aplicações e longo economias de longo prazo provarão ser mais econômicas. Todos os fusos Hwacheon são sistemas de acionamento direto sem correia e são projetados e fabricados internamente.)

4) Sistema de suporte de ferramenta adequado

Verifique se os sistemas de porta-ferramentas usados ​​são BBT ou HSK para eliminar a vibração. Eles devem fornecer a melhor conexão entre o fuso e o porta-ferramentas a qualquer momento e sob qualquer condição de usinagem.

5) Capacidade de adaptar a taxa de alimentação e as condições de corte

Dependendo de suas necessidades de usinagem, você pode querer manter uma velocidade de avanço de corte constante ou variá-la para várias condições de corte. Nesse contexto, você precisará de uma máquina que possa controlar melhor cada situação para otimizar a taxa de avanço de corte.

(Para isso, a Hwacheon desenvolveu seus sistemas HECC (Hwacheon Efficiency Contouring Control), HTLD (Hwacheon Tool Load Detect) ou OPTIMA (Hwacheon Cutting Feed Optimization System). .)

6) Alto grau de tolerância e durabilidade da máquina

Para garantir que sua máquina-ferramenta ofereça altos graus de tolerância e durabilidade, você deve considerar como ela é construída e projetada.

Geralmente há duas etapas aqui:

• O projeto mecânico e a construção mecânica da máquina
• O uso de sistemas eletrônicos para otimização e calibração Cuidado com fabricantes de ferramentas de baixo custo que economizam nos aspectos mecânicos do projeto e usam sistemas eletrônicos para compensar suas fraquezas.

(A Hwacheon investe em projetos mecânicos rígidos e métodos de construção. Fundimos mais peças para garantir superioridade mecânica em nossas máquinas, garantindo maior longevidade e tolerância.)

7) Controle de aquecimento do fuso e gerenciamento de resfriamento

Como o coração de qualquer máquina CNC – especialmente para uma máquina-ferramenta CNC de 5 eixos – é importante gerenciar o controle de calor no fuso e na estrutura. Fazer isso não apenas ajuda a prolongar a longevidade desse mecanismo vital; ele também fornecerá melhor qualidade e precisão para suas peças. Para evitar o superaquecimento do fuso, é fundamental que o alojamento do fuso, bem como o nariz do fuso, sejam resfriados de forma eficaz. A prevenção de calor é necessária durante trabalhos de usinagem intensivos, para reduzir e controlar o calor gerado pelo motor e os rolamentos durante velocidades mais altas e ciclos de usinagem mais longos.

Lembre-se que um fuso embutido tem o motor operando dentro do alojamento do fuso. Assim, é essencial que o alojamento do fuso, incluindo o nariz do fuso, seja efetivamente resfriado em seções. O sistema de resfriamento da Hwacheon é definido em segmentos - assim, o meio de resfriamento nunca fica "quente". Isso garante uma temperatura controlada a qualquer momento. Em segundo lugar, e mais importante, a Hwacheon usa um sistema de lubrificação e resfriamento de rolamentos a jato de óleo.

Isso não apenas evita que nossos rolamentos sejam superaquecidos, mas também garante que óleo novo entre no sistema a qualquer momento. Compare isso com o que alguns fabricantes usam:pacote de graxa ou fusos lubrificados a ar-óleo. Estes não fornecerão uma condição de temperatura segura para os rolamentos.

#5 Quais são os tipos de máquinas-ferramentas CNC de 5 eixos disponíveis na Hwacheon

Como você pode ver, há muitos fatores a serem considerados na usinagem de 5 eixos. Das técnicas utilizadas aos tipos de ferramentas disponíveis, as escolhas podem ser desconcertantes para os compradores de primeira viagem. De nossos quase 70 anos de experiência como pioneiros na fabricação de máquinas-ferramentas CNC na Coréia do Sul, concentramos nossos pontos fortes em projetar, testar e refinar as melhores máquinas-ferramentas CNC de 5 eixos no comércio.

VESTA-1000+ Centro de usinagem vertical - 3+1 eixos ou 4+1 eixos

Modular e flexível, o Centro de Usinagem Vertical VESTA-1000+ pode ser instalado com uma Mesa Rotativa NC para permitir operações controladas simultaneamente em 3+1 Eixos. Se uma tabela de 2 eixos for adicionada, o VESTA-1000+ permite a produção de 4+1 eixos.

Capaz de produzir peças complexas menores de forma eficaz (sujeito à tabela usada e outras opções), o VESTA-1000+ ajuda as fábricas com seus trabalhos de usinagem 4+1. No entanto, não substitui um centro de usinagem 4+1 projetado e construído ou um centro de usinagem simultâneo de 5 eixos.

D2-5AX – Centro de usinagem de 5 eixos

Com design compacto, o D2-5AX é um centro de usinagem de 5 eixos de tamanho médio facilmente automatizado, ideal para produção de “Alta Mistura- Baixo Volume”.

Principais vantagens do D2-5AX:

• Seu eixo B gira para o lado direito e esquerdo (visto do operador na frente da máquina)
• O verdadeiro 0° é alcançado quando a superfície da mesa é posicionada na horizontal.
• A mesa pode se mover em um intervalo de -30° (a superfície da mesa aponta para a direita) a +110° (a superfície da mesa aponta para a esquerda)
• A rotação do eixo C tem um movimento circular completo de 360° ao redor.

M2-5AX / M3-5AX / M4-5AX – Centros de usinagem de 5 eixos

A série de centros de usinagem de 5 eixos completos da Hwacheon é feita para produzir até as formas e designs mais complexos. Projetado para atender aos altos padrões de fabricação de moldes e matrizes ou para atender às demandas de formas e contornos muito complexos e para produzir as peças usadas nas indústrias aeroespacial ou marítima.

O nosso modelo topo de gama M4-5AX foi concebido para aplicações especiais – foi concebido para a maquinação eficaz de materiais extremos como Inconel, titânio ou aço inoxidável resistente ao calor. Com fuso embutido com potência de até 55Kw, fornece torque de até 1009Nm e 8.000rpm, com opção de fuso de 12.000rpm com 420Nm.

O eixo Z da máquina é projetado com guias de caixa sólidas para garantir que a potência do fuso seja mantida sob controle mesmo sob as condições de corte mais críticas. Projetada e construída pela Hwacheon, a mesa munhão de 2 eixos usa acionamentos de roletes de grande dimensão para seu eixo A + C. Com um peso total de até 28.500Kg, o M4-5AX é uma usina de usinagem que não está facilmente disponível no mercado.

SIRIUS 2500-5AX – Centro de usinagem de coluna dupla de 5 eixos

Neste modelo, a peça usinada é fixada na mesa (eixo X) enquanto o cabeçote da máquina fornece os eixos Y e Z mais A e B. Como centro de usinagem de coluna dupla, o Hwacheon SIRIUS 2500-5AX é usado principalmente para peças ou moldes maiores. Para tais aplicações, uma máquina com uma mesa de munhão se tornaria muito grande e cara para construir.

Se você deseja usinar peças maiores de um determinado tamanho e peso de peça, é recomendável usar um cabeçote de fresagem de 2 eixos.

Conclusão

Esperamos que este artigo abrangente sobre usinagem de 5 eixos e as máquinas-ferramentas disponíveis para esses trabalhos seja útil.

Uma máquina-ferramenta CNC de 5 eixos oferece às fábricas a oportunidade de realizar trabalhos que antes não conseguiam realizar. Para fabricantes que atualmente usam usinagem de 3 eixos, a progressão para uma máquina de 4+1 ou até mesmo de 5 eixos completo pode ser o próximo passo lógico em seu planejamento de produção e investimento.

Devido ao custo de tais máquinas, no entanto, é aconselhável que você entenda completamente quais processos melhor atendem às suas necessidades específicas de produção. Você também precisa escolher a máquina-ferramenta CNC certa para realizar plenamente a eficiência e a lucratividade de sua produção.

Se você deseja saber mais sobre usinagem de 5 eixos, entre em contato conosco para uma discussão. Teremos o maior prazer em aconselhá-lo sobre qual tecnologia melhor atende às suas necessidades e metas de produção.