Fresadora CNC de 5 eixos aumentará as capacidades de suas oficinas

Na comunidade de fabricantes, o termo "CNC" é frequentemente usado para indicar fresamento CNC, ou seja, o processo com o fuso como cabeça da ferramenta. No entanto, vale ressaltar que o CNC pode ser usado não apenas para fresamento, mas também para mais usos.

Para os propósitos deste artigo, a fresagem CNC é uma ferramenta de corte que remove sistematicamente o material para produzir a geometria final. Nesse processo de subtração, o computador converte o desenho CAD em coordenadas e, em seguida, converte-o em uma ferramenta de corte para remover o material e exibir as instruções do objeto final.

Fresagem CNC de 5 eixos desmistificada

As fresadoras CNC de cinco eixos são simplesmente variantes avançadas das fresadoras comuns nas quais a ferramenta de corte se move ao longo de cinco eixos diferentes simultaneamente. Somente graças a essa liberdade de movimento podem ser criadas geometrias complexas. Máquinas CNC de 3 eixos comuns, populares entre os entusiastas, simplesmente não podem mover o fuso de corte de forma que crie, por exemplo, cavidades parciais e saliências sem ajustar manualmente o material no meio do processo.

Materiais típicos para fresamento CNC:

● fibra de carbono

● alumínio

● titânio

● madeira (aplicações artísticas e de design)

Devido à capacidade de fabricar peças complexas a partir de materiais resistentes e duráveis, o CNC de 5 eixos é uma solução comum de produção e protótipo na indústria da aviação que requer peças complexas com resistência excepcional.

Leitores matemáticos na plateia podem se perguntar de onde vêm exatamente os dois eixos adicionais. Afinal, o sistema de coordenadas cartesianas tem apenas 3 eixos:X, Y e Z. Mas é realmente muito simples:um CNC de 5 eixos adiciona um "eixo" adicional de rotação em torno de cada um dos eixos X e Y.

O diagrama acima mostra seis eixos. A rotação em torno do eixo Z vertical existe em algumas máquinas, mas na verdade as fresadoras CNC de 6 eixos são uma raça rara porque o sexto eixo traz poucos benefícios.

::Ver produtos:Centros de Usinagem 5 Eixos

5 eixos em um mundo de 3 eixos

Existem duas maneiras mecânicas pelas quais as fresadoras CNC podem atingir a eficiência de 5 eixos:

gire o cabeçote
mova a mesa (e bloco de material)
Máquinas com cabeçote giratório, como o nome indica, podem manobrar o cabeçote em torno de um bloco de material para entrar em espaços apertados em diferentes ângulos. Uma das vantagens deste método é que você pode usinar uma peça maior e mais pesada porque o bloco de material permanece estacionário durante todo o processo.


Por outro lado, a fresadora CNC que movimenta o objeto sobre a mesa, também chamada de pino, consegue mais dois eixos de liberdade girando a mesa sobre a qual o material é colocado. As vantagens dessa abordagem são velocidade e estabilidade, embora objetos muito grandes ou pesados ​​não possam ser girados dessa maneira.

Mas a fresadora CNC de 5 eixos tem algumas complicações, especialmente ao fresar coisas. Por exemplo, há uma distinção clara entre as duas abordagens usadas para obter recursos de corte de 5 eixos:o método contínuo e o método de 3 + 2 eixos. Os nomes dão definições, de alguma forma.

O sistema CNC contínuo de 5 eixos requer um ajuste contínuo da ferramenta de corte em todos os 5 eixos para manter a ponta perfeitamente perpendicular à superfície de corte. Em contraste, o método 3 + 2 trava o elemento em um ângulo determinado pelos eixos de rotação em torno de X e Y, enquanto a cabeça da ferramenta se move em 3 eixos para cortar a peça.

Fresagem contínua vs 3 + 2 eixos

Talvez você esteja se perguntando quais são as principais vantagens do CNC contínuo? Velocidade. Não há necessidade de interromper o corte para alterar a orientação das peças várias vezes durante o processo, a fresadora CNC contínua de 5 eixos é mais rápida. Vale a pena notar, no entanto, que o cabeçote da ferramenta em constante movimento requer mais peças móveis (maior desgaste) e detecção avançada de colisão. Assim, é mais complicado mecanicamente e programaticamente executar com sucesso.

Isso levanta uma questão importante no mundo dos 5 eixos:colisões. Com ferramentas de corte pesadas e pedaços de material voando em alta velocidade por todo o lugar, é muito importante garantir que nada colida. Mas ensinar a máquina como rastrear onde tudo está no espaço 3D prova ser um grande desafio de software.

Lado do software

Falando em desafios de software, converter um projeto 3D de um arquivo de software CAD para um caminho de ferramenta física também é um grande feito de engenharia. Apenas algumas das ferramentas de software mais avançadas são capazes de fornecer resultados realmente suaves no mundo real.

Não é difícil ver as semelhanças entre a fresagem de 5 eixos e a impressão 3D, então você pode se perguntar como esses dois processos se comparam. A resposta curta é:a impressão 3D e o CNC são adições, não substitutas, em que o CNC é usado para as peças mais fortes e duras.

A diferença óbvia é que o sistema CNC de 5 eixos é encontrado principalmente em aplicações industriais. A impressão 3D também está presente neste mundo na forma de máquinas SLS que utilizam um laser para a produção adicional de um objeto a partir de um grande banho de pó. Embora ambos sejam capazes de trabalhar com materiais de qualidade profissional, como o alumínio, um problema com a impressão 3D SLS é o desempenho.

Fresagem versus impressão 3D

Aqui está a versão curta:
A impressão 3D industrial pode ter prazos de entrega mais longos.
A fresagem CNC pode reduzir o consumo de matéria-prima para a maioria dos tamanhos de pedidos.
No processo de impressão 3D SLS, todo o volume do a câmara de impressão deve ser preenchida com pó para produzir uma peça, independentemente de seu tamanho. Nem todos os pós não utilizados podem ser reutilizados, pois toda a câmara que contém o pó deve ser aquecida durante a impressão. Como resultado, os trabalhos de impressão devem ser enfileirados e empilhados sistematicamente para maximizar o volume de pó usado em cada ciclo e reduzir o espaço não utilizado, pois parte desse pó não utilizado será simplesmente desperdiçado.

A fresagem CNC geralmente não tem tais restrições:desde que um bloco de material seja entregue aproximadamente do tamanho do modelo acabado, o excesso será quebrado para obter a geometria final, não importa quão grande ou pequeno seja o modelo. Não é desperdiçado muito material, desde que o bloco original de material seja semelhante em tamanho à peça final. Além disso, para alguns materiais CNC, como o alumínio, o material cortado pode até ser coletado e reciclado.

Uma pequena menção

Embora não seja tão amplamente utilizado como o SLS, a fusão por feixe de elétrons (EBM), outro método de impressão 3D industrial, usa menos material. Isso porque não requer o preenchimento de um determinado volume, basicamente "dispara" material de construção durante sua criação.