Nos últimos anos, o conceito de edição evoluiu. O mundo passou de processos e ferramentas de edição simples para outros mais avançados e sofisticados. Um dos processos de usinagem mais avançados disponíveis atualmente é a usinagem de 5 eixos.
Porém, às vezes quando se fala em usinagem CNC especial de 5 eixos, a primeira impressão que vem à cabeça da maioria das pessoas é: alta tecnologia, preço alto e difícil de usar, mas será que a usinagem de 5 eixos é mesmo assim?
Continue lendo enquanto fornecemos respostas a esta pergunta e outras informações importantes sobre esta edição.
O que é usinagem de 5 eixos?
Este tipo de usinagem é baseado em uma ferramenta que se move em cinco direções diferentes em torno das quais gira. É um processo de fabricação subtrativa multieixo no qual a máquina molda o material da peça e se move em 5 direções ou verticalmente.
As direções de movimento incluem Isto elimina a necessidade de reposicionar manualmente a peça entre as operações. Também economiza tempo e é ideal para produzir peças altamente complexas que exigem precisão.
O que significa o “5” no eixo 5?
Os eixos 5 em 5 significa que as máquinas para usinagem de 5 eixos possuem dois eixos adicionais além dos tradicionais 3 eixos de X, Y e Z, dando-lhes um total de 5 eixos. O 4º eixo é o eixo A, que denota rotação em torno do eixo X, enquanto o 5º eixo é o eixo B, que denota rotação em torno do eixo Y.
Este eixo adicional melhora o tipo de trabalho que uma máquina pode realizar e o nível de detalhe que ela pode cortar.
Por que usar CNC para usinagem de 5 eixos?
A usinagem de 5 eixos é realizada em uma máquina CNC. Uma máquina CNC de 5 eixos oferece três eixos lineares e dois eixos rotativos que trabalham em conjunto para produzir peças de alta complexidade. Ao adicionar um 5º eixo a esta máquina, engenheiros e maquinistas podem trabalhar em até 5 faces de uma peça em uma única operação.
A usinagem CNC de 5 eixos é benéfica para os fabricantes porque economiza tempo e custos de fabricação, ao mesmo tempo que garante que os produtos cheguem ao mercado mais rapidamente. Observe também que o tipo e a configuração da máquina CNC determinam sua velocidade e direção geral.
Como funciona uma máquina CNC de 5 eixos?
Uma máquina CNC de 5 eixos funciona automaticamente com intervenção humana mínima. Ele usa ferramentas de corte rotativas para moldar materiais colocados na placa da máquina.
Porém, colocar o material na placa é a etapa final do processo de usinagem CNC de 5 eixos. A primeira etapa na usinagem CNC de 5 eixos é criar um projeto CAD da peça e traduzi-lo em CAM. CAM ou fabricação auxiliada por computador é um software que ajuda a gerar uma linguagem CNC alfanumérica ou código G.
A próxima fase do processo é enviar o código G para a máquina CNC de 5 eixos. O código G é muito importante porque contém instruções que direcionam a máquina para o caminho da ferramenta e a ferramenta correta para a usinagem.
Tipos de máquinas CNC de 5 eixos
Existem algumas operações em que as máquinas CNC de 5 eixos podem economizar muito tempo e melhorar seu fluxo de trabalho atual. Essas máquinas vêm em diversas versões para atender às necessidades da crescente indústria manufatureira. Uma diferença única nas máquinas CNC de 5 eixos é a disposição dos eixos rotativos.
cabeça, cabeça
Neste tipo de máquina CNC, o cabeçote abriga os eixos de rotação. Nesta parte, como o vértice de 5 eixos está em uma plataforma específica, você não precisa se preocupar com a interferência da ferramenta no cabeçote do fuso da máquina. Outra razão para não se preocupar com interferências é que este vértice de 5 eixos se move através de uma mesa fixa que garante que a peça permaneça no lugar.
Este tipo de projeto de máquina de 5 eixos permite que a ponta se mova em torno de uma peça específica durante a usinagem. Portanto, as máquinas CNC head-to-head são ideais para a produção de peças grandes. Contudo, o movimento ao longo dos eixos de rotação é restrito neste projeto.
Tabela/cabeçalho
Existem também dois eixos de rotação nesta configuração, um eixo de rotação está localizado na cabeça e o outro na base giratória. A cabeça é onde está localizado o eixo de rotação e devido à posição deste eixo possui um alcance restrito. Por outro lado, não há limite para o alcance do eixo rotativo colocado sobre a mesa.
Uma vantagem desta configuração em relação ao sistema cabeçote/cabeçote é que não há necessidade de se preocupar em atingir um determinado limite, pois as peças estão em constante rotação. Por outro lado, como a peça ou peça repousa sobre o eixo de rotação, o projeto da máquina CNC limita o número de peças que ela pode produzir.
Mesa/mesa
Com esta configuração, ambos os eixos de rotação estão sobre a mesa. O alcance do eixo de rotação é muito limitado aqui, mas o alcance do eixo de rotação é ilimitado. Isto torna este tipo de máquina ideal para processar cortes inferiores. Além disso, o arranjo mesa/mesa possui uma área de trabalho mínima em comparação com outros arranjos de máquinas.
Além disso, é mais lento que outras máquinas porque não está equipado com os motores que tornam as outras máquinas mais rápidas. Também é menos adequado para processar componentes grandes ou pesados porque não suportam muito peso.
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Vantagens da usinagem CNC de 5 eixos
A capacidade de trabalhar em 5 superfícies diferentes de uma peça ao mesmo tempo com este tipo de usinagem oferece diversas vantagens para muitas indústrias. Esses benefícios vão desde a eficiência de custos até o processamento eficaz. Aqui estão os principais benefícios da usinagem CNC de 5 eixos.
1. Usinar formas complexas
O eixo adicional desta máquina facilita o processamento de projetos e geometrias de alta complexidade. A usinagem de ângulos e arcos difíceis, que antes era possível com vários dispositivos especializados, também se tornou possível com máquinas CNC de 5 eixos. Além disso, a capacidade desta máquina de tornear peças durante uma única operação permite que as geometrias desejadas sejam alcançadas sem o uso de máquinas ou dispositivos complexos.
2. Alta precisão e repetibilidade
As operações de edição manual requerem configurações adicionais para uma edição ideal. No entanto, essas configurações adicionais geralmente introduzem variabilidade e erros no projeto, fazendo com que os operadores da máquina percam o alinhamento durante a usinagem. No entanto, a fresagem CNC de 5 eixos requer ajustes mínimos, eliminando a possibilidade de erros e melhorando a precisão.
Além disso, com a maioria das máquinas CNC de 5 eixos usadas atualmente pelos maquinistas, não há necessidade de reposicionar manualmente a peça durante a usinagem. Isto garante melhores tolerâncias de usinagem. Além disso, o uso de ferramentas de corte mais curtas em algumas configurações de máquinas melhora a vida útil da ferramenta e garante a repetibilidade.
3. Operações de configuração eficazes
Configurar uma máquina CNC de 5 eixos é relativamente mais fácil do que configurar uma máquina de 3 eixos. A razão para isso é que as máquinas CNC de 5 eixos permitem usinar cinco superfícies ao mesmo tempo. Além disso, as máquinas de 5 eixos permitem usinar peças de contorno com uma estrutura única. No entanto, as máquinas tradicionais de 3 eixos requerem múltiplas configurações para trabalhar em múltiplas superfícies.
4. Acabamento de superfície de alta qualidade
O acabamento superficial de uma máquina CNC de 5 eixos é mais suave devido aos eixos adicionais. Esses eixos adicionais aproximam a peça da ferramenta de corte, facilitando a obtenção dos formatos desejados. Além disso, ferramentas de corte mais curtas podem ser usadas para usinagem.
Ferramentas de corte mais curtas sofrem pouca ou nenhuma vibração, reduzindo o número de marcas na superfície dos produtos acabados. Além disso, a usinagem vertical melhora a utilização do fuso na usinagem de superfícies angulares.
5. Alta eficiência de produção
A usinagem de 5 eixos pode efetivamente reduzir o tempo de usinagem e o tempo não produtivo das peças. Possui uma ampla velocidade do fuso e faixa de avanço, permitindo que a máquina ofereça um desempenho de corte grande e poderoso. O CNC de 5 eixos entra em uma era de usinagem de alta velocidade. O rápido movimento e posicionamento da usinagem de 5 eixos e o processamento de corte em alta velocidade encurtam o prazo de entrega para produtos semiacabados.
Desvantagens da usinagem CNC de 5 eixos
A usinagem de 5 eixos oferece muitas vantagens e é muito importante na fabricação de peças. No entanto, nem tudo é bom com a usinagem de 5 eixos, pois ela também apresenta algumas desvantagens. Abaixo estão as desvantagens associadas à usinagem de 5 eixos:
1. Alto custo
Os custos de aquisição de uma máquina CNC de 5 eixos são significativamente superiores aos de uma máquina de 3 eixos. O mesmo se aplica ao software necessário para operar esta máquina. Além disso, a manutenção de máquinas CNC de 5 eixos é mais difícil do que a manutenção de máquinas CNC. Portanto, o custo é uma das maiores desvantagens do uso de máquinas CNC de 5 eixos para usinagem.
2. Complexidade de programação
A programação necessária para máquinas de 3 eixos é diferente daquela necessária para máquinas de 5 eixos. Isto se deve principalmente à adição de dois movimentos rotacionais, o que complica a trajetória do movimento sintético formado.
Por exemplo, ao programar os 5 eixos, o respectivo movimento de cada eixo deveria ser levado em consideração para evitar colisões e interferências. Alcançar melhor qualidade e precisão de superfície também requer uma programação mais complexa.
3. Requer um alto nível de competência do operador
A mais recente tecnologia é usada na usinagem CNC de 5 eixos. Portanto, para aproveitar ao máximo a máquina, é necessário um operador técnico altamente qualificado. No entanto, utilizar um operador altamente qualificado também aumenta os custos de mão-de-obra.
Que tipo de peças podem ser usinadas com um centro de usinagem de 5 eixos?
Muitas peças diferentes podem ser produzidas usando usinagem CNC de 5 eixos. Essas peças geralmente têm geometrias complexas e formas complicadas. Aqui estão algumas peças que você pode usinar usando usinagem de 5 eixos.
Peças de superfície complexas
Peças com superfícies complexas são peças comumente encontradas em vários campos, incluindo aviação, espaço, eletrônica, etc. É difícil obter essas superfícies complexas com máquinas-ferramentas CNC comuns. Superfícies complexas comuns que podem ser produzidas usando usinagem de 5 eixos incluem superfícies esféricas, pás de motores de turbina, hélices de navios, impulsores, etc.
peças de disco
A usinagem CNC de 5 eixos também é ideal para usinar peças de UAV. É adequado para processar peças de chapas e chapas, especialmente aquelas com furos de distribuição frontal ou furos radiais. Também é adequado para fazer tampas de motores. É importante observar que a aplicação de usinagem CNC de 5 eixos a tais peças requer o uso de um centro de usinagem horizontal ou vertical. O centro de usinagem escolhido depende da respectiva direção do furo.
Peças tipo caixa
Usar ferramentas de usinagem comuns para peças em formato de caixa é relativamente difícil devido à múltipla fixação e alinhamento necessários. A capacidade de uma máquina de 5 eixos de usinar múltiplas superfícies simultaneamente facilita a produção de peças em formato de caixa de alta precisão.
Peças moldadas especiais
As peças com formatos especiais são peças com formatos irregulares. Por exemplo, peças de trabalho com pontos, superfícies e linhas mistas. A usinagem dessas peças com usinagem convencional é difícil ou quase impossível porque a pressão de fixação é difícil de controlar durante o processo. Porém, com a usinagem de 5 eixos, fica mais fácil concluir o processo com um ponto multiestações.
Diferença entre usinagem de 5 eixos e 3+2 eixos
A maioria das pessoas não sabe que existem diferenças entre a usinagem de 5 eixos e a usinagem de 3 + 2 eixos, ou mesmo entre o CNC de 3, 4 e 5 eixos. Na usinagem de 5 eixos, a ferramenta de corte gira continuamente ao longo dos 5 eixos.
Na usinagem de 3+2 eixos, entretanto, a máquina executa um programa de 3 eixos com a ferramenta de corte travada em um ângulo. Além disso, o ângulo de travamento depende dos dois eixos de rotação.
A velocidade é a principal vantagem da usinagem de 5 eixos em relação à usinagem CNC de 3+2 eixos. A diferença na velocidade se deve ao fato de que na usinagem de 3+2 eixos a máquina deve ser constantemente parada e reiniciada para garantir o alinhamento ideal da ferramenta. Já na usinagem CNC de 5 eixos, não há paradas, pois a usinagem é feita em uma única operação.
Estratégias para aproveitar ao máximo o CNC de 5 eixos
Como a maioria dos operadores desconhece todos os recursos de uma máquina CNC de 5 eixos, aqui estão algumas estratégias que podem ajudá-lo a aproveitar ao máximo uma máquina CNC de 5 eixos.
Escolha o software e os controles certos
Antes de escolher uma fresadora CNC de 5 eixos, você precisa obter as informações corretas. Para fazer isso, você deve analisar os dados do projeto quanto à precisão e exatidão. Também é importante revisar o processo de projeto antes de transferir o projeto CAD para o equivalente CAM.
Com as informações corretas, é possível selecionar o software e os controles CAD/CAM ideais para concluir a tarefa de projeto. O software é um software de simulação para monitorar o tamanho da peça, interferência e comprimento da ferramenta.
Além disso, com essas informações é possível realizar uma análise de custos para garantir que o processo correto e com melhor custo-benefício seja utilizado para o trabalho.
Escolha um sistema de reconhecimento de ferramentas
Usar a ferramenta errada para o trabalho aumenta o risco de erros. Além disso, a ferramenta errada facilmente se desgastaria ou quebraria durante o processamento, aumentando os custos de produção e reduzindo a qualidade do produto. Uma maneira de reduzir isso é usar um sistema de reconhecimento de ferramentas. Este sistema ajuda a analisar qual ferramenta usar, garante que seja a ferramenta certa para o trabalho e minimiza erros.
Evite colisões
Colisões resultam em componentes defeituosos ou em uma máquina danificada. Felizmente, existem ferramentas de software que podem mitigar esse risco. Como é que isso funciona? Este software simula o processo de projeto e frequentemente detecta a colisão antes que ela ocorra, para que o comando de projeto possa ser alterado. Existem muitos softwares desse tipo, mas entre os mais populares estão Predator e ModuleWorks.
Aplicações industriais que se beneficiam do CNC de 5 eixos
A usinagem CNC de 5 eixos oferece inúmeros benefícios para a indústria, desde a redução de erros humanos até produtos de alta qualidade e consistência. Diversas indústrias utilizam esse tipo de usinagem para produzir seus produtos e componentes, mas as mais importantes são:
Indústria médica
Como a falha de uma peça durante um procedimento cirúrgico, teste ou diagnóstico de uma doença pode significar um desastre, a precisão e a exatidão são de extrema importância neste setor. A usinagem CNC de 5 eixos é usada na indústria médica para produzir equipamentos de pesquisa, máquinas de ressonância magnética, implantes cirúrgicos, instrumentos médicos e órteses.
Equipamento eletrônico
Os dispositivos eletrônicos são uma parte essencial da nossa vida diária, pois fazem parte de bens comerciais e de consumo. A usinagem CNC de 5 eixos facilita a produção até dos menores componentes necessários ao bom funcionamento desses dispositivos eletrônicos. É utilizado na produção de caixas eletrônicas, semicondutores, hardware, aletas metálicas, dissipadores de calor e placas de circuito.
Indústria energética
Para evitar falhas catastróficas, as peças da indústria energética devem atender a padrões e especificações exigentes. Se as peças utilizadas nesta indústria não couberem, isso muitas vezes leva à falha de sistemas inteiros, o que leva à perda de vendas para as empresas afetadas. Esta indústria utiliza usinagem de 5 eixos para produzir brocas, pistões, hastes, cilindros e válvulas.
Indústria aeroespacial
Esta indústria exige peças com formatos compostos e bordas contornadas. O uso de formas geométricas complexas também torna a usinagem de 5 eixos o processo preferido dos maquinistas deste setor. Além disso, a usinagem de 5 eixos facilita a produção de peças de alta qualidade e permite que os padrões da indústria sejam atendidos.
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A usinagem CNC de 5 eixos torna o processo de usinagem mais fácil, rápido e econômico. Também melhora a precisão e exatidão. No entanto, para aproveitar ao máximo esse processo, você precisa de um especialista.
Concluindo
A usinagem CNC de 5 eixos permite a produção de peças complexas com acabamentos superficiais de alta qualidade. Embora o custo inicial seja elevado, este processamento ajuda a poupar tempo e dinheiro a longo prazo. Devido às peças de alta precisão, este é um processo de usinagem que tem aplicações em diversos setores, incluindo aeroespacial, eletrônico e médico.
Perguntas frequentes
Qual linguagem as máquinas CNC de 5 eixos usam?
O código de máquina básico para a máquina CNC de 5 eixos é o código G. O código G contém uma série de instruções para controlar a ferramenta de corte da máquina.
Quais materiais são usados na usinagem CNC de 5 eixos?
Você pode usar quase qualquer material em uma máquina CNC de 5 eixos. No entanto, os materiais comuns incluem metais como alumínio, latão, cobre, titânio e aço, bem como plásticos como polipropileno, ABS, PC, náilon, POM, etc.
