Usinagem CNC: Comparando Sistemas de 3, 4 e 5 Eixos para Precisão Ótima

O fresamento é uma tecnologia importante usada na usinagem de precisão CNC, com aplicações em médica, aeroespacial, óptica e peças mecânicas. O fresamento usa ferramentas rotativas para remover material da peça alimentando a peça em um ângulo relativo ao eixo da ferramenta. As instruções são inseridas na máquina-ferramenta CNC através de arquivos CAD e convertidas em um conjunto de instruções de sequência precisas. Máquinas-ferramenta CNC usam esses comandos de programação para operar automaticamente sem a necessidade de um operador físico. Fabricantes obtiveram muitos benefícios através da aplicação de usinagem CNC, como redução de custos, aumento de velocidade, melhoria de precisão e aumento de produtividade.

O eixo da máquina de fresamento determina o tipo de peça e a posição que pode ser completada na peça. Estas máquinas têm pelo menos 3 eixos e funcionam ao longo do plano XYZ: eixo X (vertical), eixo Y (horizontal) e eixo Z (profundidade). O 4º eixo representa o eixo A (rotação em torno do eixo X), e o 5º eixo representa o eixo B (rotação em torno do eixo Y).

Aqui, analisamos as diferenças entre usinagem de 3 eixos, 4 eixos e 5 eixos e os tipos e vantagens de suas peças aplicáveis.

O Que É Usinagem De 3 Eixos?

A usinagem de 3 eixos é um processo de fresamento realizado nos eixos X e Y, o que significa que a peça permanece na mesma posição, enquanto a ferramenta de corte opera ao longo do plano XYZ para remover o material. Como a usinagem de 3 eixos só pode ser realizada em 3 eixos, é relativamente simples e pode remover material de trás para frente, lado a lado e de cima para baixo nestes 3 eixos. Isso é adequado para peças que não requerem muita profundidade e detalhe. A usinagem de três eixos é mais comumente usada para produzir peças mecânicas, e é mais adequada para:

• Operação automática/interativa
• Fresamento de canal
• Furação
• Corte de arestas afiadas

Embora a usinagem de três eixos seja o processo mais básico, dependendo da escala de produção, requisitos da peça, precisão e restrições de acabamento, materiais usados e capacidades de fixação, a usinagem de três eixos pode ser a escolha ideal para seu projeto de usinagem.

A fresagem de 3 eixos pode produzir os mesmos produtos que máquinas de fresagem de 4 eixos e 5 eixos, mas máquinas de fresagem de 3 eixos não podem fornecer o mesmo nível de detalhe ou eficiência. O 3 eixos pode cortar uma única característica durante a operação, mas não pode igualar o trabalho de 5 eixos em termos de qualidade ou rentabilidade.

O Que É Usinagem De 4 Eixos?

A fresagem de 4 eixos envolve o mesmo processo envolvido na usinagem de 3 eixos, onde uma ferramenta de corte é usada para remover material da peça para criar a forma e contorno desejados. No entanto, na usinagem de quatro eixos, a fresagem é realizada no eixo adicional. Uma máquina-ferramenta CNC de 4 eixos funciona nos eixos X, Y e Z como uma máquina de 3 eixos, mas também inclui rotação em torno do eixo X (chamado eixo A). Este é o 4º eixo adicionado durante nosso processo de usinagem. Na maioria dos casos, a peça girará para permitir corte em torno do eixo B.

A fresagem de 4 eixos é útil quando furos e cortes precisam ser feitos no lado da peça ou ao redor do cilindro. Eles podem fornecer trabalho rápido e eficiente baseado em entrada digital de computador para obter resultados precisos. Podem ser usados em várias indústrias, incluindo Indústria, Pesquisa Tecnológica, Ensino, Construção de Protótipos de Hobby, Design de Publicidade, Criação de Arte, Criação de Equipamentos Médicos, etc.

O quarto eixo adicional (eixo A) pode virar automaticamente a peça, para que a máquina possa remover material de ambos os lados. A usinagem de quatro eixos é versátil e pode ser usada para:

• Corte intermitente
• Corte contínuo
• Superfície esculpida

O Que É Usinagem De 5 Eixos?

A usinagem de 5 eixos significa que a peça pode ser operada automaticamente de cinco lados de uma vez. Além do movimento automático ao longo dos eixos X, Y e Z, máquinas-ferramenta CNC de 5 eixos também podem selecionar dois dos três eixos de rotação (A, B, C) para uso. Os eixos A, B e C realizam rotação de 180° em torno dos eixos X, Y e Z respectivamente. Este tipo de usinagem é usado nas indústrias automotiva, aeroespacial e naval. Geralmente muito adequado para componentes extremamente complexos que são sólidos e devem ser fundidos.

A usinagem de 5 eixos requer tempo de preparação mais longo para programação CNC para se adaptar a movimentos rotativos complexos, mas permite usinagem em todos os cinco lados de uma peça em uma operação. Esta rotação multidimensional e movimento da ferramenta tornam o eixo B na produção da peça com precisão, acabamento e velocidade incomparáveis. Capaz de criar peças precisas e complexas para ossos artificiais, produtos aeroespaciais, peças de titânio, peças de máquinas de petróleo e gás, moldes automotivos, médicos, construção e produtos militares.

Não confunda fresamento de indexação de 5 eixos com usinagem real de 5 eixos. Usinagem de indexação de cinco eixos também é chamada de usinagem 3+2, que não pode manter contato contínuo entre a ferramenta de corte e a peça em todos os eixos rotativos. A usinagem real de 5 eixos usa simultaneamente os três eixos lineares (X, Y e Z) e dois eixos rotativos (A e B) da máquina-ferramenta, resultando em usinagem de superfície de contorno mais complexa.

A indexação de 5 eixos é muito adequada para peças que não requerem controle extremo de contorno, como dispositivos, fixadores, carcaças e outros componentes frequentemente usados na fabricação. Se você precisa fazer um design com excelente funcionalidade, então a usinagem real de 5 eixos pode ser sua melhor escolha.

Configuração para usinagem de 5 eixos

Existem duas configurações principais para uma máquina-ferramenta de cinco eixos:
Tipo rotativo-rotativo: Estas máquinas utilizam o eixo rotativo girando o fuso principal. Este estilo é melhor para processar peças mais pesadas porque a mesa de trabalho está sempre nivelada.

Tipo mesa basculante: A máquina tipo mesa basculante tem uma mesa de trabalho móvel, que é muito útil para processar grandes volumes, porque o fuso não ocupa espaço.

O tipo específico de máquina usado depende de vários fatores do seu trabalho, incluindo o peso das peças e o número de produtos acabados.

Vantagens da usinagem de 5 eixos:

Reduzir Tempo De Processamento

Na usinagem de cinco eixos, a fresa de topo de fundo plano é usada para manter um estado vertical para a superfície de processamento de molde complexo, o que pode reduzir muito o tempo de processamento. O princípio do centro de usinagem de cinco eixos também é adequado para fresamento lateral com superfícies anguladas, o que pode eliminar texturas semelhantes a costelas causadas por fresamento de topo esférico, tornando a qualidade da superfície do molde mais ideal, e reduzindo a carga de trabalho de fresamento manual e trabalho manual de limpeza da superfície do molde.

Design Complexo

O movimento adicional disponível na usinagem de 5 eixos permite que você atinja formas e designs complexos. Com uma máquina-ferramenta de cinco eixos, você pode acessar ângulos de usinagem e arcos que anteriormente só eram possíveis com múltiplas configurações e incontáveis fixadores especiais. Em última análise, a usinagem de cinco eixos elimina a necessidade de criar fixadores complexos, porque você pode fixar a peça de uma vez e girá-la em um único processo para obter a geometria desejada.

Melhorar Precisão De Usinagem

Através da tecnologia de usinagem de cinco eixos, o problema de que a peça precisa ser reposicionada em um ângulo complexo e precisa ser depurada múltiplas vezes é resolvido, o que não apenas encurta o tempo, mas também reduz muito o erro gerado. O custo grande do dispositivo de fixação necessário ao instalar a peça também foi economizado, e a máquina-ferramenta também alcançou o processamento de peças complexas, como furação, processamento cônico e reentrâncias de cavidade necessárias para superfícies complexas, que não são possíveis com métodos tradicionais.

Remoção De Material Mais Rápida

Na usinagem de 5 eixos, a ferramenta de corte permanece tangente à superfície de corte, encurtando assim o tempo de ciclo, o que ajuda a economizar custos porque você tem que remover mais material cada vez que corta a ferramenta.

Melhor Acabamento De Superfície

O quarto e quinto eixos podem ajudá-lo a orientar a peça e trazer a peça mais perto da ferramenta de corte, permitindo que você use uma ferramenta de corte mais curta que não é suscetível a vibração em velocidades de corte extremamente altas, ajudando você a obter melhor acabamento de superfície.

Alta Produtividade

O centro de usinagem de cinco eixos pode efetivamente reduzir o tempo de usinagem e tempo auxiliar das peças. O centro de usinagem de ligação de cinco eixos tem uma ampla gama de velocidade do fuso e avanço, permitindo que a máquina-ferramenta realize corte potente com grande quantidade de corte. O centro de usinagem de ligação de cinco eixos está atualmente entrando na era de usinagem de alta velocidade, o movimento rápido e posicionamento de partes móveis do centro de usinagem de cinco eixos e corte de alta velocidade reduziram o tempo de turnaround entre semi-acabados e melhoraram a eficiência de produção.

Embora as vantagens de cinco eixos comparados com 4 eixos e 3 eixos sejam muito proeminentes, nem todos os produtos são adequados para processamento de cinco eixos, e aqueles adequados para processamento de três eixos não são necessariamente adequados para processamento de cinco eixos. Se você usar produtos que podem ser processados por três eixos na usinagem de cinco eixos, não apenas aumentará o custo, mas o efeito não é necessariamente bom. Somente fazendo arranjos razoáveis e formulando máquinas-ferramenta adequadas para o produto, o valor da própria máquina pode ser trazido à tona.

Se você não sabe qual método é adequado para seu projeto, por favor nos envie as informações, e nossa equipe técnica profissional lhe dará a solução mais profissional e adequada.