Usinagem CNC de 3 eixos vs. 4 eixos vs. 5 eixos
A comparação entre usinagem CNC de 5 eixos, 3 eixos e 4 eixos aborda os fundamentos da complexidade da peça, custo inicial, requisitos de manutenção, requisitos de especialização e tempos de ciclo. O fabricante deve atentar-se a esses elementos, pois eles variam para cada máquina.
Das três opções, a usinagem de 3 eixos é a mais básica, com apenas 3 eixos lineares de operação. O número limitado de eixos facilita o uso da máquina, mas espere um maior tempo de processamento e múltiplas configurações para a fabricação de peças complexas. Essencialmente, é por isso que essa máquina é mais adequada para peças com geometrias simples.
Ao passar para a máquina CNC de 4 eixos, um eixo rotativo é adicionado, possibilitando a usinagem de peças complexas em uma única operação. A complexidade das peças aumenta ainda mais na máquina CNC de 5 eixos, que possui um par de eixos rotativos além de 3 eixos lineares.
Existem três modelos de máquinas disponíveis no mercado, mas o modelo específico utilizado para a fabricação das peças determina diversos aspectos importantes. Por isso, é fundamental compreender as capacidades, aplicações, vantagens e limitações das máquinas CNC de 4 eixos, 5 eixos e 3 eixos.
A comparação entre usinagem CNC de 5 eixos, 3 eixos e 4 eixos é o foco deste artigo. Continue a leitura para obter mais informações.
O que são eixos em usinagem CNC?
Em máquinas CNC, os eixos descrevem as direções em que a ferramenta de corte pode se mover em relação à peça de trabalho. Compreender o número de eixos ajuda os fabricantes a escolher o método de usinagem correto, se uma configuração padrão é suficiente ou se é necessário um conjunto maior de eixos. usinagem multieixo É necessário para peças mais complexas.
Eixos Lineares
Esses eixos emanam do Sistema de Coordenadas Cartesianas, um sistema de referência na manufatura. Os princípios básicos desse sistema são a interseção de três eixos mutuamente perpendiculares, também chamados de eixos lineares.
Sistema de coordenadas cartesianas para máquinas CNC
Eis o que os eixos lineares representam;
Eixo XMovimento da direita para a esquerda
Y Eixomovimento da frente para trás
Eixo ZMovimento para cima e para baixo
Eixos rotativos
Na usinagem CNC, existe outro conjunto de eixos chamados eixos rotativos. Os eixos A, B e C ajudam a melhorar a precisão do processo de usinagem CNC, especificamente aumentando os ângulos em que a ferramenta de corte pode se aproximar da peça de trabalho.
São chamados de eixos rotativos porque giram em torno dos eixos lineares. Eis como a interação se apresenta:
Um eixoGira ou inclina-se em torno do eixo X.
Eixo B: Gira em torno do eixo Y
Eixo C: Gira em torno do eixo Z
Quantos machados existem?
A maioria das máquinas CNC padrão possui entre 3 e 5 eixos, mas máquinas CNC especializadas podem ter mais. Algumas máquinas chegam a ter 9 eixos, ou até mesmo 12! O número de eixos em uma máquina afeta diretamente a complexidade das peças que ela pode fabricar e sua capacidade de produção.
O que é usinagem de 3 eixos?
O Usinagem CNC de 3 eixos A usinagem por contato é caracterizada por uma peça de trabalho estacionária e a ferramenta de corte movendo-se ao longo de três planos lineares – X, Y e Z. É um estilo de usinagem fundamental que ainda atende à maioria das necessidades de usinagem de peças. Sua combinação de custo-benefício e confiabilidade é um grande atrativo para os fabricantes.
à medida que o Diagrama de máquina CNC de 3 eixos Como mostra a figura abaixo, a usinagem CNC de 3 eixos não é tão complexa quanto a usinagem com mais eixos.
Diagrama de uma máquina CNC de 3 eixos
O que uma máquina CNC de 3 eixos pode fazer?
Os fabricantes utilizam a máquina CNC de 3 eixos para produzir formas e contornos fundamentais, incluindo superfícies planas, geometrias básicas e contornos. Algumas geometrias que podem ser feitas na máquina de 3 eixos são furação CNC, faceamento CNC e Fresagem CNC.
Aqui estão algumas peças populares que podem ser facilmente fabricadas em uma máquina CNC de 3 eixos:
- Placas
- Suportes
Uma peça usinada por CNC de 3 eixos
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Quando escolher a usinagem CNC de 3 eixos
Os operadores de máquinas optam por usar usinagem CNC de 3 eixos quando:
- As peças são planas e de geometria simples, por exemplo, placas, suportes e alojamentos.
- As características estão concentradas principalmente em um dos lados da peça de trabalho.
- Eles querem um método acessível para pequenas tiragens e prototipagem.
- São necessárias tolerâncias rigorosas, mas não extremamente complexas.
Vantagens da usinagem de 3 eixos
- Fácil de programar e usar
- Pode ser usado para cortes 2D.
- Relativamente econômico
Limitações do CNC de 3 eixos
- Incapaz de usinar geometrias complexas
- São necessárias várias configurações para peças complexas.
O que é usinagem de 4 eixos?
Embora o Fresagem CNC de 3 eixos Enquanto outros métodos de usinagem de 3 eixos param em três eixos lineares, a usinagem de 4 eixos vai um passo além, adicionando um movimento rotacional em torno de um dos eixos lineares. O efeito dessa adição é uma redução na necessidade de múltiplas configurações.
máquina CNC de 4 eixos
Especificamente, a usinagem CNC de 4 eixos introduz a capacidade de usinar perfis angulares e formas cilíndricas sem múltiplas configurações.
Como funciona uma máquina CNC de 4 eixos?
Os três eixos lineares funcionam como em uma máquina de 3 eixos, mas o quarto eixo, na usinagem CNC de 4 eixos, gira a cabeça de corte ou a peça de trabalho. Esses movimentos ocorrem de forma coordenada para permitir que a máquina produza perfis e formas complexas em uma única configuração.
Quando escolher a usinagem CNC de 4 eixos
A abordagem de usinagem CNC de 4 eixos é perfeita quando:
- As peças requerem usinagem em várias faces em uma única configuração.
- As peças são cilíndricas.
- É necessário reduzir os tempos de ciclo de usinagem.
- São necessários detalhes minuciosos.
Uma peça usinada por CNC de 4 eixos
Vantagens do CNC de 4 eixos Usinagem
- Maior exatidão e precisão
- Menos necessidade de múltiplas configurações
- Mais versátil que um CNC de 3 eixos
Limitações da usinagem CNC de 4 eixos
- A complexidade da programação é maior.
- Custos iniciais e operacionais mais elevados
O que é usinagem CNC de 5 eixos?
Existe um eixo de rotação extra em CNC 5 eixos usinagem, elevando o total desses tipos de eixos para 2. Portanto, existem três eixos lineares e dois eixos rotacionais na usinagem de 5 eixos.
máquina CNC de 5 eixos
O efeito desse eixo de rotação adicional é imenso; a ferramenta de corte pode se aproximar da peça de trabalho de praticamente qualquer ângulo. Uma máquina com essa capacidade pode fabricar geometrias mais complexas mais rapidamente, em uma única operação. É a máquina perfeita para serviços personalizados de usinagem CNC.
Como funciona a usinagem CNC de 5 eixos?
O processo de trabalho da máquina CNC de 5 eixos é simples, porém altamente eficaz. Todos os 5 eixos trabalham em coordenação. Os eixos são projetados para funcionar de forma integrada e simultânea, proporcionando usinagem otimizada e livre de problemas como deflexão da ferramenta de corte.
Como funciona a usinagem CNC de 5 eixos
O funcionamento da máquina de 5 eixos foi projetado para reduzir significativamente o tempo de ciclo de peças complexas.
Quais são as tolerâncias para uma máquina de 5 eixos?
Embora as máquinas de 5 eixos se apliquem em usinagem com tolerância apertadaElas não fornecem tolerâncias absolutas porque os resultados são influenciados por elementos como a complexidade da peça, a integridade da máquina e a qualidade das ferramentas. Geralmente, as tolerâncias para essas máquinas estão na faixa de ±0.001″ a ±0.0002″.
Na Boda, as tolerâncias dos serviços de usinagem de 5 eixos podem ser tão baixas quanto ±0.0002″ (0.005 mm). Isso significa que as máquinas CNC podem produzir peças com acabamento superficial superior, formas complexas e curvas mais suaves, tudo em uma única configuração e com custos gerais mais baixos.
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Quando escolher a usinagem CNC de 5 eixos
Como forma exclusiva de usinagem CNC, o nível de 5 eixos deve ser considerado para:
- Peças de alta precisão com acabamento superficial superior.
- Peças de disco para automóveis
- Componentes multifacetados em uma única configuração, geralmente necessários para eletrônica.
- Peças personalizadas com formatos especiais
Peças personalizadas complexas usinadas em CNC de 5 eixos
Vantagens do CNC de 5 eixos
- Excelente acabamento superficial e precisão de usinagem.
- Executa com facilidade usinagem CNC complexa em uma única configuração
Limitações do CNC de 5 eixos
- Alto custo de investimento
- Requer maquinistas altamente qualificados.
Qual a diferença entre máquinas CNC de 3 eixos e de 5 eixos?
As máquinas CNC de 3 eixos e de 5 eixos apresentam diferenças fundamentais relacionadas aos requisitos de preparação, à complexidade das peças usinadas e aos tempos de ciclo. As máquinas de 3 eixos exigem várias preparações para usinar uma peça complexa que pode ser usinada em uma única preparação por uma máquina de 5 eixos.
Uma máquina de 5 eixos faz isso, produzindo também um excelente acabamento superficial, algo que uma máquina de 3 eixos pode não conseguir reproduzir.
A diferença entre CNC de 3 eixos vs. CNC de 5 eixos A usinagem é evidente pela diferença na complexidade das peças.
O que é usinagem CNC de 3+2 eixos?
Também chamada de 'usinagem posicional de 5 eixos', a usinagem CNC de 3+2 eixos é um método especializado que combina a versatilidade da usinagem CNC de 5 eixos com a precisão de fresagem da usinagem CNC de 3 eixos.
A ferramenta de corte é posicionada de forma fixa e inclinada, enquanto a mesa de trabalho gira livremente em dois eixos. Em outras palavras, a ferramenta de corte não é manipulada durante o processo de usinagem.
Usinagem CNC de 5 eixos versus usinagem CNC de (3+2) eixos
Essa abordagem é preferível quando o corte exige ferramentas de corte mais curtas e rígidas.
O que é usinagem CNC simultânea de 5 eixos?
A usinagem CNC simultânea de 5 eixos difere da usinagem CNC de 3+2 eixos por manipular continuamente a ferramenta de corte durante o processo de usinagem.
Quais são as diferenças entre CNC de 3 eixos, 4 eixos e 5 eixos?
Da mesma forma, as máquinas CNC de 3 eixos, 4 eixos e 5 eixos diferem em vários aspectos, como investimento inicial, requisitos de programação, capacidade de lidar com peças de complexidade variável, requisitos de habilidade do operador e nível de programação. A combinação desses elementos torna cada uma delas única. tipos de máquinas CNC Adequado para ambientes de fabricação específicos.
| Element | CNC 3-Axis | CNC 4-Axis | CNC 5-Axis |
| Complexidade da peça | Superfícies planas, geometrias simples | Perfis curvos, peças cilíndricas | Recortes, ângulos, geometrias complexas |
| Requisitos de configuração | Reposicionamento e configurações frequentes para geometrias complexas. | Menos configurações, usina peças cilíndricas em uma única configuração. | Reposicionamento mínimo, peças complexas em uma única configuração. |
| Precisão | A precisão é limitada a cerca de ±0.005″ devido a múltiplos reposicionamentos. | Precisão aprimorada em torno de ±0.002″ | Precisão superior de ±0.001″ |
| Proposta | Os serviços de usinagem de 3 eixos têm baixos custos operacionais e um preço inicial acessível. | Investimento inicial moderado | Altos custos de capital e manutenção |
| Volume de produção | Alto volume para peças simples | Volume médio para peças especializadas | Volume baixo a médio para peças complexas |
| Requisitos de programação | Programação básica em código G | Complexidade de programação moderada | São necessárias habilidades de programação especializadas. |
| O tempo de ciclo | Tempo de ciclo mais longo devido às trocas e configurações de ferramentas. | Tempo de ciclo mais curto | Ciclo de trabalho mais curto para usinagem complexa. |
| Indústria de Aplicação | As aplicações da usinagem de 3 eixos incluem superfícies 3D, placas, suportes e flanges. | A usinagem de 4 eixos é aplicável tanto a peças simples quanto a peças relativamente complexas, como impulsores, virabrequins e eixos de comando. | A usinagem CNC de 5 eixos permite a fabricação de peças complexas, como pás de turbina. |
Fatores a considerar ao escolher entre 3, 4 e 5 eixos na usinagem CNC
Os fatores mais importantes a serem considerados na escolha entre os três estilos são versatilidade, requisitos de programação, precisão e custo.
A versatilidade da máquina
Essas máquinas são excelentes para produzir peças planas e básicas, como placas e suportes. No entanto, a versatilidade da usinagem CNC de 3 eixos é limitada quando se trata de peças um pouco mais complexas. Para obter a máxima flexibilidade em usinagem, considere o uso do sistema CNC de 5 eixos.
Requisitos de Programação
A complexidade da programação está diretamente relacionada ao número de movimentos (eixos) em uma máquina. Portanto, a usinagem CNC de 5 eixos exige maior conhecimento em programação do que a usinagem CNC de 3 e 4 eixos.
Um programa CNC simples (código G)
A precisão de usinagem necessária
Embora as três máquinas possuam uma precisão incrível, o número de eixos é, em última análise, o fator determinante da precisão que uma máquina pode alcançar. A maior precisão é observada em máquinas CNC de 5 eixos, que podem produzir peças complexas com precisão em uma única configuração.
O custo de usinagem
Fundamentalmente, quanto mais complexos forem os movimentos da ferramenta de corte, mais caro será o processo. Isso faz com que a usinagem CNC de 3 eixos seja a mais acessível e a usinagem CNC de 5 eixos a menos acessível das três.
Como o número de eixos afeta a precisão do produto final?
O número de eixos em uma máquina CNC tem um grande impacto na precisão da peça ou componente usinado. Quanto maior o número de eixos, maior o número de graus de liberdade na máquina CNC.
Por exemplo, em serviços de usinagem multieixos para uma máquina CNC de 5 eixos, dois eixos rotativos permitem que a ferramenta de corte se aproxime da peça em múltiplos ângulos. O processo de usinagem CNC é mais preciso porque o número de preparações é significativamente reduzido.
A força de corte e o calor também são reduzidos, o que significa que a possibilidade de usinar a peça conforme o projeto é muito alta. As deformações do processo são mínimas, se houver, portanto a qualidade da superfície e a precisão dimensional da peça são elevadas.
Conclusão
Preparar um projeto de usinagem CNC é apenas parte do trabalho; você precisa escolher a máquina CNC e o fornecedor certos. Em relação à máquina CNC, um fator determinante para a adequação é o número de eixos, geralmente 3, 4 ou 5.
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