Como selecionar uma fresadora CNC de 5 eixos para fabricação de moldes

No passado, as fresadoras CNC de 5 eixos eram construídas e comercializadas para o domínio dos fabricantes aeroespaciais e de geração de energia. No entanto, a adoção de centros de usinagem de 5 eixos aumentou para fabricantes de moldes nos últimos anos. Então, o que você deve procurar ao comprar uma fresadora CNC de 5 eixos para fabricação de moldes?

Vantagens do CNC de 5 eixos

Há muitas vantagens em implementar a usinagem de 5 eixos para fabricação de moldes, algumas das mais comuns são:

Usar menos configurações

A usinagem de 5 eixos permite o fresamento de formas complexas com uma configuração versus várias configurações para acomodar a máquina, fuso e ferramental. Isso reduz as tolerâncias entre os recursos, especialmente para furos ou recursos que estão em ângulos compostos.

Isso também pode reduzir o tempo geral de configuração. Uma rápida reorientação da máquina leva apenas alguns segundos, enquanto as configurações de comutação podem levar muito mais tempo – na ordem de horas, dependendo da complexidade e dos requisitos das peças. As máquinas de 5 eixos podem economizar tempo valioso, diminuindo o tempo de trabalho e ganhando mais negócios.

Finalizar com cortadores mais curtos

Recursos completos de 5 eixos podem inclinar o eixo da ferramenta ao redor da peça, permitindo cortadores mais curtos e menores relações L/D (comprimento para diâmetro). Isso ajuda a reduzir a vibração e a deflexão da ferramenta para fornecer um acabamento superficial superior.

Áreas mais profundas do moinho

Muitas vezes, áreas profundas de uma peça que são difíceis de alcançar diretamente no eixo Z podem ser fresadas girando o eixo da ferramenta e executando um 3+2 ou operação simultânea de 5 eixos.

Economize tempo e dinheiro

O uso de fresas mais curtas geralmente permite taxas de avanço mais rápidas devido à deflexão e vibração reduzidas. O fresamento CNC de 5 eixos de áreas profundas e nervuras pode reduzir a necessidade de operações de EDM mais lentas, reduzindo o tempo de envio. Juntos, eles economizam tempo e dinheiro na fabricação de moldes.

No geral, a usinagem de 5 eixos pode ajudá-lo a fornecer peças superiores com tolerâncias mais restritas em recursos-chave em menos tempo, para que sua empresa possa se manter competitiva.

3+2 versus 5 eixos simultâneos

Ao discutir a usinagem de 5 eixos, é importante diferenciar os eixos 3+2 e as diferenças de usinagem simultânea de 5 eixos. Geralmente, uma fresadora CNC de 5 eixos terá três eixos lineares:X, Y e Z. Eles também terão dois eixos rotativos, A&B, A&C ou B&C. O eixo rotativo corresponde ao eixo linear. Por exemplo, o eixo A rotacional gira em torno do eixo X linear. O eixo B gira em torno de Y e o eixo C gira em torno de Z. A maioria das fresadoras de 5 eixos usadas na fabricação de moldes têm configuração A&C ou B&C.

Usinagem de 3+2 eixos

A máquina gira para a posição, usando os dois eixos rotacionais, depois executa um corte tradicional de 3 eixos. Ele gira primeiro, depois corta, mas não ao mesmo tempo. Pense nisso como definir qualquer vetor de ferramenta para um plano de trabalho temporário e executar um corte de 3 eixos a partir daí. Como você está configurando um local de trabalho, os ciclos fixos tradicionais, como furação, geralmente podem ser usados ​​durante a usinagem de 3+2 eixos.

A usinagem de 3+2 eixos tem a vantagem de uma programação mais simples. O Fusion 360 torna as operações 3+2 especialmente fáceis - há simplesmente uma caixa de seleção em cada operação de fresamento que permite reorientar a ferramenta usando uma seleção rápida de geometria, alças gráficas ou alinhamento à vista atual. Essa abordagem de programação simplificada facilita o aproveitamento máximo de sua máquina.

Usinagem simultânea de 5 eixos

Neste modo, os eixos de rotação podem ser usados ​​ao mesmo tempo que os eixos lineares. Ou seja, todos os cinco eixos podem ser usados ​​simultaneamente. Girando e fresando ao mesmo tempo. Movimento contínuo significa que a ferramenta permanece em contato com a peça e possivelmente tem menos retrações ou áreas para mesclar.

O Fusion 360 também oferece operações simultâneas de 5 eixos para aumentar sua capacidade de peças complexas e usar suas máquinas em todo o seu potencial.

É importante observar que a maioria das máquinas de 5 eixos está realizando fresamento de 3+2 eixos em cerca de 80% (ou mais!) do tempo no molde fazer. A usinagem simultânea é reservada para certas aplicações exclusivas - normalmente quando 3+2 não corta.

Diferenças básicas de usinagem

Existem muitos estilos diferentes de projetos de fresadoras CNC de 5 eixos. Para este artigo, vamos simplificá-lo em dois grupos principais; mesa rotativa ou cabeça rotativa.

Os projetos de mesa rotativa são onde a peça é montada em uma mesa que gira, normalmente com um movimento do eixo C. Ou a mesa executa a outra rotação, como no caso de um munhão, ou o fuso tem um eixo de rotação para completar uma máquina de 5 eixos.

Os projetos de cabeça rotativa normalmente usam alguma articulação na qual o eixo é montado. A junta normalmente permite dois eixos de rotação, normalmente A&C ou às vezes, mas menos comumente, B&C.

Algumas vantagens dos designs de mesa rotativa são:

• Maior rigidez do que os designs de cabeça rotativa
• Maior velocidade e desempenho do que os designs de cabeça rotativa

Algumas vantagens dos projetos de cabeça rotativa são:

• Envelopes de trabalho maiores e peças mais pesadas do que os designs de mesa rotativa
• Mais versatilidade com fixações e várias peças do que os designs de mesa giratória

Não importa qual configuração você decida usar, o Fusion 360 programa cada uma da mesma maneira para manter a programação direta. Nós até oferecemos uma biblioteca de pós-processadores rápidos, gratuitos e totalmente personalizáveis ​​para que você possa adaptar seu código G às suas necessidades e fazer as peças corretamente.

Tamanho da área de trabalho

Uma das maiores considerações ao comprar uma fresadora CNC de 5 eixos é o tamanho do envelope de trabalho. Um erro comum é comprar um moinho muito pequeno na primeira vez.

Assim como na usinagem de 3 eixos, o deslocamento Z da máquina é importante na usinagem de cavidades. Você precisa de deslocamento em Z suficiente para encaixar a peça e ferramentas longas para retrair para fora da peça. Folga adicional em uma máquina de 5 eixos para retração da ferramenta é necessária em toda a sua peça.

Ao fazer compras, ao considerar uma máquina de 5 eixos, considere a maior peça que você usaria na máquina e adicione sua ferramenta mais longa às dimensões todas ao redor da peça. Isso ajudará a garantir que você compre um moinho com folga suficiente.

Limitações do eixo

Ao considerar uma fresadora de 5 eixos, leve em consideração quaisquer limitações nos eixos rotacionais. Os limites na rotação limitarão a quantidade de uma peça que você pode fresar em 5 eixos. Se você precisar fresar peças com condições de backdraft, certifique-se de que sua fresadora CNC de 5 eixos tenha capacidade de rotação suficiente para fazer isso.

Além disso, se estiver usando uma fresadora de 5 eixos típica, descubra se o eixo C tem algum limite ou não. Um eixo C ilimitado permite que você gire continuamente a peça durante a fresagem. Pense em um objeto como uma garrafa de refrigerante. Com um eixo C contínuo, você pode continuar girando a garrafa enquanto a fresa de cima para baixo, áreas de backdraft e tudo mais.

Máquinas com limites para a rotação do eixo C serão forçadas a se afastar da peça, desenrolar o eixo, reaproximar a peça e continuar fresando . Esses movimentos de desenrolamento podem desperdiçar um tempo valioso de moagem com movimentos no ar simplesmente por causa dos limites.

Controlador

Sem o controlador da fresadora, tudo o que você tem é um grande pedaço de metal caro. Seu trabalho é obter dados do codificador nos eixos linear e rotacional e controlar o que os motores fazem em seguida.

Em 5 eixos simultâneos, o controlador não apenas precisa sincronizar com precisão os movimentos lineares X, Y e Z, mas também gerenciar os movimentos rotacionais eixos também. Isso é mais difícil à medida que as velocidades aumentam quando os componentes se afastam do centro de rotação.

Nem todos os controladores de 5 eixos são criados iguais. Alguns fazem a sincronização melhor do que outros - alguns retardam o processo de fresamento ao executar 5 eixos simultâneos. Ao comprar uma fresadora CNC de 5 eixos, é importante observar as velocidades realistas disponíveis no modo simultâneo de 5 eixos.

Outra coisa a considerar ao comprar uma fresadora CNC de 5 eixos é quão bem o controlador define os locais de trabalho para usinagem de 3+2 eixos? Todos os ciclos fixos estão disponíveis em qualquer inclinação? O que é necessário na saída pós-processada para gerenciar thins?

Outra consideração é se o controlador tem uma maneira de definir RTCP, Rotation Tool Center Point? É aqui que o controlador conhece a origem da peça em relação ao centro de rotação e pode calcular com precisão os movimentos necessários para a peça programada. Alguma forma de RTCP (às vezes chamado de TCPM) normalmente usa 5 eixos simultâneos para terminar as peças do molde.

Suporte de ferramenta

Ao usar fusos e ferramentas de alto desempenho, o sistema de porta-ferramentas pode afetar positiva ou negativamente a rigidez geral. Alguns sistemas de fixação de porta-ferramentas prendem-se do lado de fora do porta-ferramentas com pressão para dentro. Outros sistemas prendem por dentro do suporte com força para fora. Estes últimos sistemas, segurando por dentro com força para fora, são auxiliados pela força centrípeta das rotações dos fusos de alta velocidade.

Maneiras lineares

A maioria das fresadoras CNC usa fusos de esferas, que incluem rolamentos de esferas para reduzir o atrito e controlar o movimento. Alguns desenvolvimentos recentes em máquinas CNC são a substituição do motor e do fuso de esferas por um motor linear. Os custos para máquinas equipadas com motores lineares normalmente serão mais altos. No entanto, em média, eles podem fornecer níveis de aceleração mais altos, maior precisão e operação mais suave.

É importante notar que essas vantagens são comparadas às fresadoras CNC de 5 eixos de nível médio. Fresadoras de 5 eixos de última geração com codificadores, balanças, parafusos e motores mais robustos fornecem as mesmas velocidades e precisões disponíveis em motores lineares.

Arquivos CAD

Ao realizar usinagem de 5 eixos, você desejará simular e verificar seus programas CNC antes de executá-los na fresadora. À medida que você começa a girar a peça ou o cabeçote, as chances de uma máquina colidir com a peça aumentam.

Simulações precisas começam com dados CAD 3D precisos da fresadora CNC de 5 eixos. Sem uma representação precisa da máquina, a simulação é, na melhor das hipóteses, uma estimativa. Isso inclui o fuso, a mesa e todas as peças que o fazem girar, seja qual for o estilo.

Alguns fornecedores de máquinas fornecem arquivos CAD de suas usinas, alguns cobram por isso e outros não os fornecem. Quer os arquivos CAD sejam fornecidos, comprados ou você mesmo os projete, você precisará verificar os dados 3D em relação às dimensões reais da máquina para garantir que sejam precisos.

A adição de fresamento de 5 eixos à fabricação de moldes tem muitas vantagens e pode melhorar os acabamentos, reduzir o tempo de envio e reduzir a necessidade de operações de eletroerosão.

Ao considerar a fresadora CNC de 5 eixos, considere aumentar um tamanho do que você acha que precisa. Verifique os recursos RTCP para usinagem simultânea de 5 eixos. Verifique a simplicidade de usar diferentes planos de trabalho temporários para usinagem de 3+2 eixos. Considere componentes mais robustos e de maior qualidade para maiores velocidades, precisão e qualidade de acabamento.

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