O que é uma máquina CNC de 5 eixos e como elas funcionam?

Reserve um momento para imaginar o quão desafiador teria sido para os maquinistas no início do século 20 fabricar peças e estruturas. As melhores máquinas-ferramentas disponíveis para eles na época eram o cinzel, o martelo e a máquina de torno operada manualmente. Mas tudo mudou depois que Richard Kegg desenvolveu a primeira máquina de controle numérico computadorizado (CNC) em 1952.

E desde então, a tecnologia de usinagem CNC continuou a avançar, evoluindo de uma simples máquina de três eixos controlada com cartões perfurados para uma máquina CNC de 5 eixos mais sofisticada.

Uma máquina CNC de 5 eixos é uma tecnologia de usinagem que oferece infinitas possibilidades quanto ao tamanho e formas das peças que você pode fabricar. Ele oferece alta exatidão e precisão e é muito utilizado por oficinas mecânicas de primeira linha para fabricar praticamente qualquer projeto que você criar.

Neste artigo, abordaremos o básico das máquinas CNC de 5 eixos. Começaremos explicando o que é uma máquina CNC de 5 eixos e como ela funciona antes de discutir suas vantagens sobre os tipos convencionais de máquinas CNC.

O que é uma máquina CNC de 5 eixos?

Para ajudar a entender o que é uma máquina de 5 eixos, vamos começar explicando o que significa uma contagem de eixos na usinagem CNC.

A contagem de eixos de usinagem descreve o número de direções nas quais a ferramenta de corte CNC (ou peça de trabalho) pode se mover para produzir a peça usinada desejada. Por exemplo, as máquinas CNC convencionais normalmente têm uma contagem de três eixos, o que significa que sua ferramenta de corte pode se mover nos eixos X, Y e Z – lateralmente no eixo X, vertical no eixo Y e para frente e para trás no eixo X. Eixo Z (veja a Figura 1).

Uma máquina CNC de 5 eixos adiciona a esses três eixos lineares, sendo capaz de também inclinar (e girar) a mesa que segura a peça de trabalho, conforme mostrado na Figura 1. Esses dois novos eixos rotacionais são normalmente chamados de eixo A (ou mesa basculante eixo) e o eixo C (ou eixo de rotação da mesa); permitem usinar geometrias mais complexas do que as máquinas CNC de 3 eixos.

Fig. 1 Os cinco eixos de uma fresadora CNC de 5 eixos típica

Como funciona uma máquina CNC de 5 eixos?

Como qualquer outra máquina CNC, uma máquina CNC de 5 eixos depende de instruções do computador para controlar o movimento da ferramenta de corte (e da peça) para fabricar a peça desejada.

O processo de usinagem CNC de 5 eixos começa com o designer criando um modelo 3D CAD (computer-aided design) da peça desejada usando ferramentas CAD como SolidWorks e Autodesk Inventor. Em seguida, o maquinista exporta esse modelo CAD para um software CAM (computer-aided manufacturing), que converte o desenho em um programa de computador (também chamado de código G).

O código G contém conjuntos de instruções que controlam o movimento das ferramentas de corte ao longo dos eixos lineares (eixos X, Y e Z) e o movimento da mesa de trabalho ao longo dos eixos rotativos (eixos A e C) para produzir as peças desejadas .

5 eixos - de onde veio

Tudo se resume a René Descartes, que foi um filósofo e matemático francês. A história é muito parecida com a da maçã de Newton. Um dia Descartes estava deitado na cama quando notou uma mosca. Ao olhar para ele, ele percebeu que poderia descrever sua posição na sala usando três números, representados pelas variáveis ​​X, Y e Z – algo que hoje chamamos de sistema de Coordenadas Cartesianas e que ainda está em uso hoje, apesar do fato de que mais de 300 anos se passaram desde a morte de Descartes.

Agora, você deve estar se perguntando de onde vieram os outros dois. Além de descrever a posição da mosca no espaço, também é possível descrever sua orientação. Assim, a mosca rolando em torno de X seria o quarto eixo, enquanto o quinto eixo seria a mosca girando em torno de Y. Alguns também argumentam que há um sexto eixo, girando em torno do eixo Z.

5 eixos - configurações possíveis

A configuração escolhida para a Fresadora CNC de 5 eixos determina qual dos três eixos de rotação será usado. Existem duas configurações principais - uma máquina do tipo munhão e uma máquina do estilo giratório.

A Fresadora CNC de 5 eixos estilo munhão usa o eixo A girando em torno do eixo X e o eixo C girando em torno do eixo Z, enquanto a Fresadora CNC de 5 eixos estilo giratório usa o B- eixo girando em torno do eixo Y e o eixo C girando em torno do eixo Z.

A principal diferença entre os dois é a forma como os eixos rotativos são expressos – no estilo munhão isso acontece através do movimento da mesa, enquanto no estilo giro-rotação da Fresadora CNC de 5 eixos é feito através do giro do fuso. Ambos têm suas próprias vantagens, então qual deles será usado depende principalmente do que precisa ser feito.

Quais são as vantagens das máquinas CNC de 5 eixos?

Mais da metade das peças produzidas com CNC requerem usinagem de cinco faces, razão pela qual cada vez mais fabricantes decidem incluí-la em seus serviços. Além disso, a usinagem CNC de 5 eixos oferece muitos benefícios quando comparada, por exemplo, à usinagem de 3 eixos, como:

Vantagem nº 1 Configuração única

Devido aos seus cinco eixos, as máquinas CNC de 5 eixos permitem que você configure sua peça de trabalho uma vez; a máquina então lida com todas as operações de usinagem necessárias para criar a peça desejada. Isso é bem diferente das máquinas convencionais de 3 eixos, onde você precisaria de várias configurações de máquina para fabricar uma geometria complexa.

A natureza de configuração única das máquinas CNC de 5 eixos permite usinar peças complexas rapidamente, reduzindo custos e mitigando erros predominantes em máquinas CNC convencionais.

Vantagem nº 2 Ferramentas de corte mais curtas e melhores acabamentos de superfície

O quarto e quinto eixos das máquinas CNC de 5 eixos permitem aproximar a peça de trabalho da ferramenta de corte. Isso significa que você pode usar ferramentas de corte mais curtas, que são menos suscetíveis à vibração e permitem obter melhores acabamentos de superfície.

Vantagem nº 3 Melhor precisão

Devido à flexibilidade de movimento, as máquinas CNC de 5 eixos são muito mais precisas do que as máquinas de 3 eixos, e é por isso que elas não apenas produzem peças mais suaves, mas também podem produzir peças que seriam muito complexas para uma máquina de 3 eixos.

Vantagem nº 4 Mais negócios

A usinagem CNC de 5 eixos pode ser usada na produção de muitas peças para as quais a usinagem de 3 eixos simplesmente não é adequada.

Embora existam mais benefícios associados ao uso de usinagem CNC de 5 eixos, esses são os mais importantes.

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Usinagem CNC de 5 eixos – Usos comuns

A usinagem CNC de 5 eixos pode ser usada para produzir peças utilizadas em muitas indústrias diferentes devido à sua eficiência e capacidade de produzir formas complexas. Aqui estão alguns exemplos de indústrias que mais comumente aproveitam essa tecnologia:

• Aeroespacial – esta indústria requer uma máquina muito precisa, pois as formas são muito complexas e únicas.
• Medicina – A usinagem CNC de 5 eixos pode ajudar os fabricantes de equipamentos médicos na produção de dispositivos, implantes, bem como outros equipamentos que precisam ser feitos com precisão extra para atender aos padrões de saúde que tendem a ser rigorosos (com razão) .
• Militar – outra indústria que usa usinagem CNC de 5 eixos para produzir as peças necessárias. Algumas das aplicações possíveis incluem peças de submarinos, peças de motores de alto desempenho, lâminas de turbinas e compressores, armas inteligentes, sensores, aplicações furtivas e, em alguns casos, armamento nuclear.
• Equipamentos de energia – a produção de peças para equipamentos de energia geralmente requer o uso de materiais difíceis de trabalhar. Com a usinagem CNC de 5 eixos, você pode tornar todo o processo mais fácil e eficiente.

Usinagem CNC de 5 eixos:Gensun pode ajudar

Agora que você sabe pelo menos alguma coisa sobre usinagem CNC de 5 eixos, você pode continuar a fabricar praticamente qualquer projeto que surgir usando máquinas CNC de 5 eixos, certo? Absolutamente não!

Sem dúvida, as máquinas CNC de 5 eixos simplificam a fabricação de peças complexas. No entanto, nem todos os projetos valem a pena serem criados usando máquinas de 5 eixos. Por exemplo, talvez seja melhor fabricar furos, recortes e cavidades de alta precisão usando máquinas CNC de 3 ou 4 eixos. É por isso que sempre recomendamos que você fale com um especialista em usinagem CNC antes de mergulhar na fabricação.

A Gensun Precision Machining é um fornecedor de serviços de usinagem CNC de primeira linha na Ásia e no mundo. Não só temos especialistas e engenheiros em usinagem CNC, mas também temos uma ampla gama de tecnologias avançadas de usinagem CNC, incluindo máquinas CNC de 3, 4 e 5 eixos.

Conte-nos sobre seu projeto, para que possamos ajudá-lo a determinar qual tecnologia de usinagem melhor se adapta às suas necessidades.