¿Qué es el mecanizado de 5 ejes? Principios de funcionamiento, tipos y ventajas

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En los últimos años, el concepto de mecanizado ha evolucionado. El mundo ha pasado de procesos y herramientas de mecanizado simples a otros más avanzados y sofisticados. Uno de los procesos de mecanizado más avanzados disponibles hoy en día es el mecanizado de 5 ejes.

Sin embargo, cuando a veces se menciona el mecanizado CNC específico de 5 ejes, la primera impresión que viene a la mente de la mayoría de las personas es: alta tecnología, precio elevado y dificultad de operación, pero ¿es el mecanizado de 5 ejes realmente así?

Siga leyendo mientras respondemos a esta pregunta y le ofrecemos otra información importante sobre este mecanizado.

¿Qué es el mecanizado de 5 ejes?

Este tipo de mecanizado se basa en una herramienta que se mueve en cinco direcciones diferentes alrededor de las cuales la herramienta gira. Es un proceso de fabricación sustractiva multieje en el que la máquina da forma al material de la pieza y se mueve en 5 direcciones o verticalmente.

Las direcciones de movimiento incluyen X, Y y Z, así como A y B. El mecanizado de 5 ejes permite a los operarios abordar el mecanizado de la pieza desde todas las direcciones y ejes en una sola operación. Por lo tanto, elimina la necesidad de reposicionar manualmente la pieza entre operaciones. Además, ahorra tiempo y es ideal para crear piezas altamente complejas que requieren precisión.

¿Qué significa el «5» en los 5 ejes?

El 5 en 5 ejes significa que, además de los 3 ejes convencionales, X, Y y Z, las máquinas utilizadas para el mecanizado de 5 ejes añaden dos ejes más, haciendo un total de 5 ejes. El 4.º eje es el eje A, que denota una rotación alrededor del eje X, mientras que el 5.º eje es el eje B, que denota una rotación alrededor del eje Y.

Este eje adicional mejora el tipo de trabajo que una máquina puede realizar y el nivel de detalle que puede cortar.

¿Por qué usar CNC para el mecanizado de 5 ejes?

Esto implica realizar el mecanizado de 5 ejes en una máquina CNC. Una máquina CNC de 5 ejes ofrece tres ejes lineales y dos ejes rotativos que trabajan en conjunto para producir piezas de alta complejidad. Añadir un 5.º eje a esta máquina hace posible que ingenieros y operarios trabajen hasta en 5 caras de una pieza en una sola operación.

El mecanizado CNC de 5 ejes es beneficioso para los fabricantes, ya que ahorra tiempo y costos de fabricación al tiempo que garantiza que los productos lleguen al mercado más rápido. Además, tenga en cuenta que el tipo y la configuración de la máquina CNC determinan su velocidad y dirección generales.

¿Cómo funciona una máquina CNC de 5 ejes?

Una máquina CNC de 5 ejes funciona automáticamente con una intervención humana mínima. Utiliza herramientas de corte rotativas para dar forma a los materiales colocados en la mesa de la máquina.

Sin embargo, colocar el material en la mesa es la última fase del proceso de mecanizado CNC de 5 ejes. El primer paso en el mecanizado CNC de 5 ejes es realizar un diseño CAD de la pieza y traducirlo a CAM. CAM, o fabricación asistida por computadora, es un software que ayuda a generar el lenguaje alfanumérico CNC o código G.

La siguiente fase del proceso es cargar el código G en la máquina CNC de 5 ejes. El código G es muy importante ya que contiene instrucciones que dirigirán a la máquina sobre la trayectoria de la herramienta y la herramienta adecuada para el mecanizado.

Tipos de máquinas CNC de 5 ejes

Hay varias operaciones en las que las máquinas CNC de 5 ejes pueden ahorrar gran parte de su tiempo y mejorar su procedimiento actual. Estas máquinas vienen en varios tipos para satisfacer las necesidades de la industria manufacturera en constante crecimiento. Una diferencia única en las máquinas CNC de 5 ejes es la disposición de los ejes rotativos. 

Cabezal/Cabezal

En este tipo de máquina CNC, el cabezal aloja sus ejes rotativos. En esta parte, no necesita preocuparse por la interferencia de la herramienta del cabezal del husillo de la máquina, ya que el vértice de los 5 ejes está sobre una plataforma particular. Otra razón para no preocuparse por la interferencia es que este vértice de 5 ejes se mueve a través de una mesa fija que garantiza que la pieza permanezca en su lugar.

Este tipo de diseño de máquina de 5 ejes permite que el vértice se mueva alrededor de una pieza particular durante el mecanizado. Por lo tanto, las máquinas CNC Cabezal/Cabezal son ideales para producir piezas grandes. Sin embargo, a lo largo de los ejes rotativos, este diseño tiene un movimiento limitado.

Mesa/Cabezal

En esta configuración, también hay dos ejes rotativos, un eje rotativo está en el cabezal y el otro en la mesa rotativa. Ubicado en el cabezal está el eje giratorio y, debido a la posición de este eje, tiene un rango restringido. Por otro lado, no hay límite en el alcance del eje rotativo colocado en la mesa.

Una ventaja que esta configuración tiene sobre la Cabezal/Cabezal es la falta de preocupación por alcanzar un límite específico porque las piezas giran constantemente. Por el contrario, dado que la pieza descansa sobre el eje rotativo, el diseño de la máquina CNC limita la cantidad de artículos que puede producir.

Mesa/Mesa

Esta configuración tiene ambos ejes rotativos en la mesa. Hay una limitación seria en el alcance del eje giratorio aquí, pero no hay límite en el rango del eje rotativo. Esto hace que este tipo de máquina sea ideal para mecanizar rebajes. Además, en comparación con otras disposiciones de máquinas, Mesa/Mesa tiene un envolvente de trabajo mínimo.

Adicionalmente, es más lenta que otras máquinas ya que no viene equipada con motores definidos que hacen que las otras máquinas trabajen rápido. También es menos adecuada para mecanizar componentes grandes o pesados, ya que no pueden soportar mucho peso.

Ventajas del mecanizado CNC de 5 ejes

La capacidad de este tipo de mecanizado de trabajar en 5 caras diferentes de una pieza simultáneamente ofrece varias ventajas a muchas industrias. Estos beneficios van desde la eficiencia de costos hasta el mecanizado eficaz. Aquí están los principales beneficios del mecanizado CNC de 5 ejes.

1. Mecanizar formas complejas

El eje adicional añadido a esta máquina facilita el mecanizado de diseños y geometrías de alta complejidad. Además, el mecanizado de ángulos y arcos difíciles, que anteriormente se lograba usando múltiples fijaciones especiales, se ha vuelto factible con las máquinas CNC de 5 ejes. Adicionalmente, la capacidad de esta máquina de rotar piezas durante una sola operación hace posible lograr las geometrías deseadas sin necesidad de máquinas o fijaciones complejas.

2. Alta precisión y repetibilidad

Las operaciones de mecanizado manual requieren configuraciones adicionales para un mecanizado óptimo. Pero estas configuraciones adicionales a menudo introducen variabilidad de diseño y errores, causando que los operarios pierdan la alineación durante el mecanizado. Sin embargo, el fresado CNC de 5 ejes implica configuraciones mínimas, eliminando la posibilidad de errores al tiempo que mejora la precisión.

Además, con la mayoría de las máquinas CNC de 5 ejes utilizadas por los operarios hoy en día, no hay necesidad de reposicionar manualmente la pieza durante el mecanizado. Esto garantiza tolerancias de mecanizado mejoradas. Es más, usar herramientas de corte más cortas en algunas configuraciones de máquina mejora la vida útil de la herramienta al tiempo que garantiza la repetibilidad.

3. Operaciones de configuración eficaces

El proceso de configurar una máquina CNC de 5 ejes es relativamente más fácil que configurar una máquina de 3 ejes. La razón es que las máquinas CNC de 5 ejes permiten trabajar en cinco superficies simultáneamente. Además, las máquinas de 5 ejes permiten el mecanizado de piezas contorneadas con una sola estructura. Sin embargo, para las máquinas convencionales de 3 ejes, son necesarias varias configuraciones para trabajar en varias caras.

4. Acabado superficial de calidad

El acabado superficial con una máquina CNC de 5 ejes es más suave debido a la presencia de ejes adicionales. Estos ejes adicionales acercan la pieza a la herramienta de corte, facilitando lograr las formas deseadas. También permite el uso de herramientas de corte más cortas para el mecanizado.

Con herramientas de corte más cortas, hay poca o ninguna vibración, lo que reduce la incidencia de marcas en la superficie de los productos terminados. Además, hay una mejora en la utilización del husillo para mecanizar superficies anguladas al emplear el proceso de mecanizado vertical.

5. Alta eficiencia de producción

El mecanizado de 5 ejes puede reducir eficazmente el tiempo de mecanizado y el tiempo auxiliar de las piezas. Tiene un amplio rango de velocidad del husillo y de avance, permitiendo a la máquina realizar una potente capacidad de corte grande. El CNC de 5 ejes está entrando en una era de mecanizado de alta velocidad. El movimiento y posicionamiento rápido del mecanizado de 5 ejes y el procesamiento de corte de alta velocidad reducen el tiempo de entrega de los productos semiacabados.

Desventajas del mecanizado CNC de 5 ejes

Los 5 ejes ofrecen muchas ventajas e importancia en la fabricación de piezas. Sin embargo, no todo es color de rosa con el mecanizado de 5 ejes, ya que también hay algunas desventajas. A continuación se presentan las desventajas asociadas con el mecanizado de 5 ejes;

1. Alto costo

El costo de adquirir una máquina CNC de 5 ejes es bastante más alto que el necesario para comprar una máquina de 3 ejes. Lo mismo ocurre con el software necesario para operar esta máquina. Además, mantener las máquinas CNC de 5 ejes es más difícil que mantener las máquinas CNC. Por lo tanto, el costo es una de las principales desventajas de usar máquinas CNC de 5 ejes para el mecanizado.

2. Complejidad de programación

La programación necesaria para las máquinas de 3 ejes difiere de la requerida por las máquinas de 5 ejes. Esto se debe principalmente a la adición de dos movimientos rotacionales, lo que complica la trayectoria del movimiento sintético formado.

Por ejemplo, programar los 5 ejes tendría que considerar el movimiento respectivo de cada eje para evitar colisiones e interferencias. Además, lograr una mejor calidad superficial y precisión requiere una programación más compleja.

3. Requiere un alto nivel de habilidad del operario

El mecanizado CNC de 5 ejes implica el uso de tecnología avanzada. Por lo tanto, es necesario un operario técnico altamente cualificado para obtener lo mejor de la máquina. Sin embargo, emplear un operario altamente cualificado también aumenta los costos laborales.

¿Qué tipo de piezas se pueden mecanizar usando un centro de mecanizado de 5 ejes?

El mecanizado CNC de 5 ejes da como resultado la producción de una variedad de piezas. Estas piezas a menudo tienen geometrías complejas y formas intrincadas. Aquí están algunas piezas que puede mecanizar usando el mecanizado de 5 ejes.

Piezas de superficie compleja

Las piezas de superficie compleja son piezas que a menudo se encuentran en diferentes campos, incluidos aviación, aeroespacial, electrónica, etc. Lograr esta superficie compleja usando herramientas de máquina CNC ordinarias es difícil. Las superficies complejas comunes que el mecanizado de 5 ejes ayuda a producir incluyen superficies esféricas, álabes de turbinas de motor, hélices marinas, impulsores, etc.

Piezas tipo disco

El mecanizado CNC de 5 ejes también es ideal para mecanizar piezas de UAV. Es adecuado para mecanizar piezas de placa y platos, especialmente aquellos con agujeros de distribución en la cara frontal o agujeros radiales. También es adecuado para fabricar cubiertas de motor de máquinas. Es importante señalar que aplicar el mecanizado CNC de 5 ejes a tales piezas requiere el uso de un centro de mecanizado horizontal o vertical. El centro de mecanizado elegido depende de la dirección específica del agujero.

Piezas tipo caja

Usar herramientas de mecanizado ordinarias para piezas en forma de caja es relativamente difícil debido a la múltiple sujeción y alineación requeridas. La capacidad de una máquina de 5 ejes de trabajar en varias superficies simultáneamente facilita producir piezas en forma de caja de mayor precisión.

Piezas de forma especial

Las piezas de forma especial se refieren a piezas con formas irregulares. Por ejemplo, piezas con puntos, superficies y líneas mixtas. Mecanizar tales piezas con el mecanizado convencional es difícil o casi imposible debido a la dificultad de controlar la presión de sujeción durante el proceso. Sin embargo, con el mecanizado de 5 ejes, se vuelve más fácil completar el proceso usando un punto multiestación.

Diferencia entre el mecanizado de 5 ejes y de 3+2 ejes

La mayoría de las personas no saben que existen diferencias entre el mecanizado de 5 ejes y el mecanizado de 3+2 ejes o incluso el CNC de 3 ejes vs 4 ejes vs 5 ejes. En el mecanizado de 5 ejes, la rotación de la herramienta de corte es continua a lo largo de los 5 ejes.

Por otro lado, con el mecanizado de 3+2 ejes, la máquina ejecuta un programa de 3 ejes, con la herramienta de corte bloqueada en un ángulo. Además, el ángulo de bloqueo depende de los dos ejes rotativos.

La velocidad es la principal ventaja que el mecanizado de 5 ejes tiene sobre el mecanizado CNC de 3+2 ejes. La diferencia de velocidad se debe a que el mecanizado de 3+2 ejes implica paradas y arranques constantes de la máquina para una orientación óptima de la herramienta. Mientras que para el mecanizado CNC de 5 ejes, no hay paradas, ya que el mecanizado implica una sola operación.

Estrategias para sacar el máximo provecho del CNC de 5 ejes

Dado que la mayoría de los operarios no conocen toda la capacidad de una máquina CNC de 5 ejes. Así que aquí hay algunas estrategias que podrían ayudarle a sacar el máximo provecho de una máquina CNC de 5 ejes.

Seleccione el software y los controles adecuados

Antes de lanzarse a una fresadora CNC de 5 ejes, debe obtener la información correcta. Obtener la información correcta implica analizar los datos de diseño en cuanto a exactitud y corrección. Verificar el proceso de diseño antes de traducir el diseño CAD a su equivalente CAM también es importante.

Con la información correcta, es posible seleccionar el software y los controles CAD/CAM ideales para realizar la tarea de diseño. El software es un software de simulación para monitorear el tamaño de la pieza, la interferencia y la longitud de la herramienta.

Además, con esta información, se hace posible realizar un análisis de costos para garantizar el uso del proceso correcto y más rentable para el trabajo.

Seleccione un sistema de detección de herramientas

Usar la herramienta incorrecta para el trabajo aumenta el riesgo de errores. Además, la herramienta incorrecta se desgastaría fácilmente o se rompería durante el mecanizado, aumentando en consecuencia el costo de producción y reduciendo la calidad del producto. Una forma de mitigar esto es usando un sistema de detección de herramientas. Este sistema le ayuda a analizar la herramienta que desea usar, garantizando que sea la correcta para el trabajo y minimizando los errores.

Prevenir colisiones

Las colisiones provocan componentes defectuosos o una máquina dañada. Afortunadamente, hay herramientas de software que pueden ayudar a mitigar este riesgo. Entonces, ¿cómo funciona? Este software simula el proceso de diseño y a menudo detecta la colisión antes de que ocurra, proporcionando una forma de cambiar el comando de diseño. Hay muchos de estos software, pero los más populares incluyen Predator y ModuleWorks.

Aplicaciones industriales que se benefician del CNC de 5 ejes

El mecanizado CNC de 5 ejes ofrece a las industrias varios beneficios que van desde la reducción del error humano hasta productos de alta calidad y consistencia. Varias industrias emplean este tipo de mecanizado para fabricar sus productos y componentes, pero las principales incluyen:

Industria médica

Dado que la falla de una pieza podría significar un desastre durante un procedimiento quirúrgico o una prueba o el diagnóstico de una condición médica, la precisión y la exactitud son de gran importancia para esta industria. El mecanizado CNC de 5 ejes tiene aplicaciones en la industria médica para producir equipos de investigación, máquinas de resonancia magnética, implantes quirúrgicos, instrumentos médicos y dispositivos ortóticos.

Dispositivos electrónicos

Los dispositivos electrónicos constituyen la mayor parte de nuestra vida diaria, ya que son parte de bienes comerciales y de consumo. El mecanizado CNC de 5 ejes facilita la producción de incluso los componentes más diminutos necesarios para que estos dispositivos electrónicos funcionen adecuadamente. Tiene aplicaciones en la producción de carcasas electrónicas, semiconductores, hardware, láminas metálicas, disipadores de calor y placas de circuito impreso.

Industria energética

Para prevenir fallas catastróficas, las piezas en la industria energética deben cumplir estándares y especificaciones precisos. Además, cuando las piezas utilizadas en esta industria no encajan, a menudo causa que sistemas enteros se caigan, resultando en una pérdida de ingresos para las empresas involucradas. Esta industria emplea el mecanizado de 5 ejes para producir brocas, pistones, varillas, cilindros y válvulas.

Industria aeroespacial

Esta industria requiere piezas con formas compuestas y bordes contorneados. Además, su uso de formas geométricamente intrincadas hace del mecanizado de 5 ejes el proceso de elección para los operarios en esta industria. Adicionalmente, usar el mecanizado de 5 ejes facilita la producción de piezas de alta calidad, haciendo posible cumplir los estándares de la industria.

Comience con el mecanizado de 5 ejes en Sendot Technology

El mecanizado CNC de 5 ejes hace que el proceso de mecanizado sea más fácil, rápido y rentable. También mejora la precisión y la exactitud. Sin embargo, para obtener lo mejor de este proceso, necesita un experto.

Sendot Technology es un proveedor líder de servicios de mecanizado CNC a nivel mundial. Con máquinas CNC de 5 ejes de alta calidad, le ofrecemos piezas de alta calidad, precios competitivos y un tiempo de entrega rápido.

Además del mecanizado de 5 ejes, podemos proporcionar diferentes tipos de opciones o soluciones de mecanizado; Sendot Technology ha estado a la vanguardia de la innovación tecnológica. Si tiene alguna pregunta o necesidad con respecto al mecanizado de precisión de 5 ejes, no dude en contactarnos, o .

Conclusión

El mecanizado CNC de 5 ejes facilita la producción de piezas intrincadas con un acabado superficial de alta calidad. Aunque tiene un alto costo inicial, este mecanizado ayuda a ahorrar dinero y tiempo a largo plazo. Debido a sus piezas altamente precisas, es un proceso de mecanizado con aplicaciones en una amplia gama de industrias, incluidas la aeroespacial, la electrónica y la industria médica.

Preguntas frecuentes

¿Qué lenguaje usan las máquinas CNC de 5 ejes?

El código de máquina básico para la máquina CNC de 5 ejes es el código G. El código G contiene un conjunto de instrucciones que ayudan a controlar la herramienta de corte de la máquina.

¿Qué materiales se usan en el mecanizado CNC de 5 ejes?

Puede usar casi cualquier material en una máquina CNC de 5 ejes. Sin embargo, los materiales comunes incluyen; metales como aluminio, latón, cobre, titanio y acero, y luego plásticos como polipropileno, ABS, PC, Nylon, POM, etc.