Usinagem CNC de 3 eixos vs. 5 eixos: principais diferenças

Usinagem CNC de 3 eixos versus 5 eixos 

usinagem CNC É uma tecnologia avançada de fabricação subtrativa que produz componentes complexos usando equipamentos CNC controlados por computador. As máquinas CNC agora vêm com usinagem multieixo capacidades para lidar com projetos de peças cada vez mais complexos. Entre elas, as máquinas de 3 eixos e de 5 eixos são as mais comuns na manufatura. O número de eixos refere-se às direções em que a ferramenta de corte pode se mover para realizar as operações de usinagem.

As diferenças podem ser observadas em sua operação, precisão, velocidade de produção e complexidade de projeto que podem lidar. Portanto, selecionar o tipo certo de máquina para atender às suas necessidades de produção requer uma compreensão comparativa das máquinas CNC de 3 eixos e de 5 eixos. 

O que é uma máquina CNC de 3 eixos? 

Fresadora CNC de 3 eixos

Uma máquina de 3 eixos é definida por seu funcionamento, onde a ferramenta (ou peça de trabalho) pode se mover em torno de três eixos diferentes: X, Y e Z. Cada eixo representa uma direção linear; o eixo X significa esquerda e direita, o eixo Y significa para frente e para trás, e o eixo Z significa para cima e para baixo.

É adequado para criar elementos 2D e formas 3D simples. A configuração e a operação são mais simples do que máquinas de 4 ou 5 eixos. Além disso, existem variações distintas de máquinas de 3 eixos, como fresadoras CNC, tornos e centros de usinagem de 3 eixos. Você pode ler as diferenças entre Torno CNC vs. Centro de torneamento e Fresadora vs. Torno clique aqui. 

Você pode executar operações de corte, furação, abertura de ranhuras, faceamento, rosqueamento e outras operações de usinagem padrão em CNC de 3 eixos. A limitação é que você precisa reconfigurar a configuração para usinar outro plano da peça. No entanto, você ainda pode criar geometrias complexas em certos níveis. 

Vantagens da usinagem de 3 eixos

• Configuração simples: A configuração da máquina, a fixação da ferramenta e a programação do caminho da ferramenta para CNC de 3 eixos são simples e consomem menos tempo. 
• Baixo custo: Máquinas CNC de 3 eixos custam cerca de US$ 50,000, e o custo de usinagem por hora é menor do que em centros de usinagem de 4 ou 5 eixos. 
• Mais rápido para peças simples: A velocidade de produção é rápida para usinagem de formas 3D simples. 
• Fácil de operar: Operadores com níveis médios de habilidade podem operar os processos de usinagem CNC de 3 eixos.

Desvantagens da usinagem de 3 eixos

• Formas complexas limitadas: A usinagem de todos os planos da peça de trabalho requer nova fixação, e não é possível criar rebaixos nem contornos complexos.

• Menor precisão:  A tolerância geral do CNC de 3 eixos é de ±0.125 mm, o que não é suficiente para aplicações sensíveis à precisão.

• Velocidade de produção: O tempo de ciclo mais lento reduz a velocidade de produção e não é adequado para grandes volumes.

• Usinagem de Plano Único: O alcance da ferramenta é limitado a um único plano em CNC de 3 eixos. É necessário fixar novamente a peça e reposicioná-la na ferramenta para usinagem multilateral. 

O que é uma máquina CNC de 5 eixos? 

Usinagem CNC de 5 eixos 

Uma máquina CNC de 5 eixos pode mover a peça de trabalho ou ferramenta de corte ao longo de cinco eixos diferentes: três eixos lineares e dois eixos rotacionais, X, Y, Z, A e B. X, Y e Z referem-se às mesmas direções esquerda-direita, frente-trás e para cima-baixo. 

Consequentemente, A é o eixo de rotação em torno de X e B é o eixo de rotação em torno de Y ou Z. Isso significa que você pode girar e inclinar a peça de trabalho para usinagem multifacetada sem alterar a configuração. 

Se compararmos 3 vs 4 vs 5-Usinagem CNC, é óbvio que os eixos adicionais melhoram as capacidades, e os 5 eixos proporcionam um acesso muito melhor à ferramenta em áreas de difícil acesso. A usinagem contínua permite a produção de formas e contornos complexos. Assim, você pode fabricar peças complexas com precisão rigorosa e acabamento suave. 

Você pode executar operações de usinagem especializadas com centro de usinagem de 5 eixos, fresadora e torno. Por exemplo, fresamento de contorno, usinagem de rebaixo, contorno de perfil, usinagem esculpida e fresamento helicoidal.  

Se você estiver interessado em operações de usinagem, leia Fresamento vs. Perfuração e EDM vs Fresagem clique aqui. 

Vantagens da usinagem de 5 eixos

• Formas 3D complexas: A usinagem de 5 eixos permite a usinagem contínua de vários lados da peça. Ela pode criar contornos irregulares, rebaixos, ângulos, etc.
• Alta velocidade de produção: A usinagem simultânea ao longo de cinco eixos produz peças finais mais rapidamente do que máquinas de 3 ou 4 eixos. 
• Eficiência: Devido à eliminação de múltiplas trocas de ferramentas e configurações de trabalho, a usinagem de 5 eixos reduz o tempo de inatividade e melhora a eficiência da produção.
• Precisão e exatidão: O engate uniforme da ferramenta de corte cria peças precisas. Além disso, você pode obter tolerâncias de até ±0,0125 mm, ou até menores. 
• Acabamento de superfície: O controle contínuo da orientação da ferramenta e as reposições reduzidas produziram uma superfície usinada fina e lisa.

Desvantagens da usinagem de 5 eixos

• Custos Iniciais Mais Elevados: Uma máquina CNC de 5 eixos padrão da indústria custa mais de US$ 100000, o que a torna cara para instalar, e o custo de usinagem por hora também é alto. 
• Configuração complexa e caminho da ferramenta: A configuração da máquina, a operação e a otimização do caminho da ferramenta são complexas e exigem um alto nível de especialização. 
• Maior custo de ferramentas:  Muitas vezes, são necessárias ferramentas de corte mais curtas e rígidas, que são mais caras do que as opções de ferramentas comuns. 

Diferenças entre usinagem CNC de 3 e 5 eixos 

Na discussão acima, entendemos o conceito, as vantagens e as desvantagens das máquinas de 3 e 5 eixos. Agora, vamos fazer uma comparação direta com base em suas capacidades, qualidade de acabamento, custo, tempo de ciclo e personalização. 

Movimento dos eixos 

Máquinas CNC de 3 eixos são limitadas ao movimento de eixos lineares e podem se mover nas direções esquerda-direita, frente-trás e de cima para baixo. Isso dificulta a usinagem de áreas de difícil acesso em projetos complexos. Por outro lado, a usinagem de 5 eixos permite dois eixos rotacionais e oferece maior controle sobre características complexas.

Configurar Complexidade e Programação 

Na usinagem de 3 eixos, os dispositivos de fixação e fixação são menos complexos, e a programação CNC também é relativamente simples. Por outro lado, a usinagem CNC de 5 eixos requer uma configuração mais complexa. Além disso, a programação CNC também é complexa devido ao complicado caminho da ferramenta e à consideração da inclinação e rotação da ferramenta. Você precisa de um software CAM avançado para isso. 

Formas Complexas 

Peça usinada em CNC de 5 eixos

A capacidade de eixos mais altos permite a criação de peças complexas por meio de operações de usinagem especializadas, como contorno e corte profundo. O CNC de 3 eixos é usado para superfícies planas, furos cegos e passantes, roscas, formas 3D simples, superfícies gravadas, chanfros, filetes, etc. 

Em contraste, as máquinas de 5 eixos têm capacidades mais amplas, incluindo superfícies curvas e de forma livre, contornos 3D complexos, rebaixos, cavidades profundas e superfícies angulares.

Velocidade e Eficiência de Produção 

Se você estiver produzindo peças simples em volumes pequenos a médios, a usinagem de 3 eixos ainda pode corresponder à velocidade de produção da usinagem de 5 eixos. Caso contrário, o ciclo de produção será mais lento. A usinagem contínua sem alterar a configuração e o posicionamento das ferramentas em máquinas de 5 eixos aumenta a velocidade e a eficiência da produção.

Custo

Os custos típicos para máquinas de 3 e 5 eixos são de US$ 50000 e US$ 100000, respectivamente. Além disso, o custo de produção por peça ou de usinagem por hora é maior para máquinas de 5 eixos devido à necessidade de ferramentas avançadas, acessórios precisos e softwares especializados. 

Qualidade do acabamento da superfície 

Acabamento CNC de 3 vs 5 eixos

O acabamento superficial usinado de itens manufaturados em usinagem de 3 eixos pode incluir marcas de ferramentas e rebarbas, enquanto as máquinas de 5 eixos deixam uma superfície mais lisa. A faixa típica de valores de rugosidade superficial (Ra) é de 0.8 a 3.2 µm para usinagem de 3 eixos e de 0.4 a 1.8 µm para usinagem de 5 eixos.

Personalização e Liberdade de Design 

A usinagem de 3 eixos tem liberdade de projeto limitada devido ao movimento dos eixos mais baixos e à orientação fixa da ferramenta. Para características complexas, são necessárias múltiplas configurações, o que aumenta o tempo de ciclo. Por outro lado, o CNC de 5 eixos oferece muito mais flexibilidade e personalização. Permite formas complexas, superfícies curvas e características multifacetadas em uma única configuração.

Aplicações 

Aplicação CNC de 5 eixos

Máquinas CNC de 3 eixos são utilizadas para fabricação simples e geral, como peças automotivas, chapas metálicas, furação, fresamento de superfícies planas, suportes e superfícies com contornos moderados. Já as máquinas de 5 eixos são utilizadas para peças mais complexas que exigem alta precisão, como implantes médicos, pás de turbinas, matrizes e moldes e componentes de aeronaves. 

(Quer ler mais sobre aplicações de processos de fabricação? Clique chapa metálica vs peças usinadas aqui).

Qual é a diferença entre fresamento de 3 e 5 eixos?

Fresamento de 3 eixos vs. 5 eixos 

Primeiro, a fresagem é um tipo de processo de usinagem que envolve uma ferramenta rotativa e uma peça estacionária. Fresadoras ou centros de usinagem são utilizados para isso. Na fresagem de 3 eixos, a ferramenta é acoplada ao fuso, que pode se mover ao longo dos eixos X, Y e Z. Ela pode realizar cortes, contornos, Fresamento de rosca vs. rosqueamento, perfuração, etc. 

 Em contraste, a fresagem de 5 eixos lida com geometrias complexas, rebaixos, ângulos compostos e superfícies de forma livre. A ferramenta pode se aproximar da peça de trabalho de vários ângulos. Consequentemente, os dois eixos adicionais podem inclinar e girar a peça simultaneamente. 

Leia mais:

• Fresamento horizontal vs. vertical
• Usinagem vs Fundição
• Corte de fio VS EDM

Indústrias que se beneficiam da usinagem CNC de 3 e 5 eixos 

A usinagem CNC tem amplo uso em todos os setores, desde usinagem geral até peças de precisão para as indústrias aeroespacial e médica. A usinagem CNC de 3 eixos é usada para itens industriais simples, enquanto as máquinas de 5 eixos são usadas para aplicações complexas e que exigem precisão. 

Indústrias que se beneficiam da usinagem CNC de 3 eixos 

Indústria automobilística 

A usinagem de 3 eixos permite uma produção mais rápida de diversos componentes estruturais e de motor na indústria automotiva. Por exemplo, coxins de motor, cabeçotes de cilindro, carcaças de transmissão, suportes de suspensão, fixadores, etc.

Indústria aeroespacial 

Embora componentes críticos de aeronaves sejam fabricados com máquinas CNC de eixos mais altos, peças simples e interiores são fabricados com usinagem de 3 eixos. Por exemplo, suportes, eixos e alguns componentes do trem de pouso. 

Eletrônicos de Consumo: 

Componentes eletrônicos de consumo, como carcaças, dissipadores de calor e peças com face angular, são fabricados com usinagem de 3 eixos. Além disso, podem ser utilizados materiais plásticos e metálicos. 

Ferramentas e acessórios 

Máquinas de 3 eixos podem produzir diferentes ferramentas e componentes de fixação a um custo competitivo, como placas de fixação, gabaritos simples e saliências de localização.

Indústrias que se beneficiam da usinagem CNC de 5 eixos 

Indústria médica 

Os componentes e implantes de diagnóstico médico devem ser altamente precisos para garantir um diagnóstico preciso e a segurança do paciente. A usinagem CNC de 5 eixos permite a fabricação de implantes personalizados e outros componentes médicos com tolerâncias tão baixas quanto  ± 0.005. 

Indústria aeroespacial 

A usinagem de 5 eixos proporciona tolerância rigorosa e lida com formas geométricas complexas, essenciais para o desempenho e a segurança das aeronaves. Pode ser usada em estruturas, peças de turbinas, revestimento de fusíveis, ombros de impulsores e perfis de pás de turbinas. 

Molde e Matrizes 

A capacidade de produzir características internas complexas com acabamento superficial fino torna o CNC de 5 eixos um dos principais métodos na fabricação de moldes e matrizes. Portanto, é vantajoso na fabricação de moldes de injeção, matrizes de fundição, etc. 

Soluções de usinagem CNC multieixos na Boda

Na Boda, contamos com máquinas CNC multieixos e uma equipe de especialistas com uma década de experiência no setor de usinagem. Podemos ajudá-lo a decidir entre a máquina de 3 e 5 eixos, a que melhor se adapta ao seu projeto. 

Oferecemos serviços de usinagem CNC para tudo, desde peças de hardware simples até componentes complexos para os setores automotivo, aeroespacial, médico e eletrônico. Se a sua peça requer fresagem, torneamento ou uma combinação de ambos, nossa equipe está preparada para atendê-lo. serviço de torneamento e fresamento Podemos produzir peças personalizadas de alta precisão com tolerâncias rigorosas. Também podemos analisar seu projeto e sugerir melhorias práticas para simplificar a usinagem e reduzir os custos de produção.

Então, carregue seu projeto para aproveitar nossas amplas soluções de usinagem multieixos. 

Conclusão 

Embora ambas desempenhem as mesmas funções na fabricação, existem várias diferenças entre a usinagem CNC de 3 eixos e a de 5 eixos. As máquinas de 3 eixos são ideais para peças simples que podem ser fabricadas com processos de usinagem padrão. Por outro lado, as máquinas de 5 eixos podem realizar operações de usinagem especializadas e criar componentes mecânicos complexos com superfícies curvas, cavidades profundas, rebaixos e perfis personalizados. 

No final, a escolha depende da complexidade geométrica do seu projeto, da precisão desejada, do acabamento e do volume de produção. Portanto, identifique suas necessidades e analise se a usinagem de 3 ou 5 eixos pode proporcionar um resultado melhor a um custo competitivo. 

 Perguntas frequentes

Quais são as desvantagens de uma máquina CNC de 5 eixos?

Uma máquina CNC de 5 eixos tem um custo inicial mais alto, requer programação complexa e as configurações de 5 eixos podem sacrificar a rigidez em alguns casos. 

Quais são os benefícios da usinagem de 5 eixos?

A usinagem de 5 eixos permite geometrias complexas, melhora o acabamento da superfície, tem tempo de ciclo mais curto e pode executar contornos simultâneos.

Quais são as limitações do CNC de 3 eixos?

As limitações do CNC de 3 eixos são restrições no movimento rotacional, múltiplas configurações necessárias para peças angulares e acesso limitado à ferramenta em áreas de difícil acesso.