Mecanizado CNC es una parte esencial de la fabricación moderna y revoluciona la forma en que se fabrican las piezas en muchas industrias. Esta tecnología mejora enormemente la eficiencia y precisión de las piezas mecanizadas, permitiendo diseños más complejos y precisos. Existen diferentes tipos de máquinas CNC con diferentes configuraciones de ejes, que se utilizan para fines específicos según el diseño y requerimientos de la pieza. En esta guía, analizaremos todo lo que necesita saber sobre el mecanizado CNC de 3, 4 y 5 ejes y las diferencias entre ellos.
La principal diferencia entre el mecanizado CNC de 3, 4 y 5 ejes es el rango de movimiento. En las fresadoras CNC de 3 ejes, la orientación de la herramienta de corte permanece constante a lo largo de la trayectoria de corte, mientras que en las fresadoras de 4 y 5 ejes, la pieza de trabajo también puede moverse. AN-Prototype resume el rango de movimiento para fresadoras de 3, 4 y 5 ejes:
- 3 ejes con ejes X, Y, Z
- 4 ejes con ejes X, Y, Z y A
- 5 ejes con ejes X, Y, Z, B y C
¿Qué es un "eje"?
Los ejes lineales más básicos de una máquina herramienta CNC son los ejes X, Y y Z. Las máquinas CNC utilizan software informático para controlar el movimiento de las herramientas de corte alrededor de una pieza de trabajo. Los ejes se utilizan para describir el movimiento a lo largo de una trayectoria determinada. Imaginemos lo siguiente, el eje X será paralelo al frente de tu cuerpo, moviéndose de izquierda a derecha y posiblemente de derecha a izquierda. El eje Y es la dirección perpendicular a usted (hacia adelante y hacia atrás), mientras que el eje Z es vertical. En una fresadora CNC típica, la mesa se mueve en el plano X/Y. El husillo que sujeta la herramienta de corte se mueve según el eje Z. Tenga en cuenta que la herramienta de corte gira en el husillo, pero este movimiento de rotación no se considera un eje de movimiento. Estos rangos de movimiento definen un espacio tridimensional en el que la herramienta de corte CNC realiza la operación de corte. Todas las máquinas CNC se construyen alrededor de estos ejes básicos para cada agujero, corte y característica mecanizada. Hoy en día, las máquinas CNC más avanzadas añaden un cuarto o quinto eje para ampliar aún más el mecanizado sin reajustar la pieza de trabajo. De hecho, el primer paso en la mayoría de los proyectos CNC es poner a “cero” los ejes. Este es el proceso de decirle a la máquina CNC dónde está el material para obtener el producto final más preciso.
¿Qué es el mecanizado CNC de 3 ejes?
El mecanizado CNC de 3 ejes es el tipo más simple de multieje y sigue siendo el caballo de batalla de la fabricación moderna. Suele tener una pieza fija y un husillo que se mueve según tres ejes (X, Y y Z). El eje X es paralelo a la herramienta de corte, lo que permite que el cabezal de fresado se mueva a lo largo de la pieza de trabajo. El eje Y mantiene una posición perpendicular a la herramienta de corte, permitiendo que la herramienta de corte llegue a cada extremo de la pieza de trabajo. Asimismo, al ajustar el avance Z, el eje Z es perpendicular a la herramienta, lo que hace que la herramienta corte a lo largo de la superficie de la pieza de trabajo. El mecanizado CNC de 3 ejes es la opción más sencilla para mecanizar los seis lados de una pieza de trabajo, pero requiere una nueva configuración de fijación para cada lado, lo que puede resultar costoso. Con una configuración de un solo accesorio, solo se puede mecanizar un lado de la pieza.
El mecanizado CNC de 3 ejes también es el más barato y se utiliza principalmente para fabricar piezas que no requieren mucho trabajo detallado, por ejemplo, puede perforar agujeros, cortar bordes afilados, perforar agujeros, aplanar superficies y fresar ranuras, etc. Si se trata de piezas suaves de 2D a 2.5D, elija el mecanizado CNC de 3 ejes. Nuevamente, la pieza de trabajo debe estar plana y completamente inmóvil.
¿Qué es el mecanizado CNC de 4 ejes?
4 ejes El mecanizado CNC implica el uso de una fresadora controlada numéricamente por computadora con cuatro ejes para crear piezas más complejas que las piezas CNC de 3 ejes. Una fresadora de 4 ejes puede mover la herramienta en cuatro direcciones gracias al movimiento del cuarto eje. La adición de un cuarto eje de rotación alrededor del eje X, llamado eje A, permite muchas posibilidades nuevas de mecanizado. Permite el movimiento alrededor de un eje vertical, lo que permite que la máquina alcance un rango de movimiento dinámico de 360 grados sin ningún accesorio especial.
Los ejes adicionales de una fresadora CNC de 4 ejes la convierten en una opción más económica que una fresadora CNC de 3 ejes. Además, el fresado CNC de 4 ejes proporciona una mejor calidad general para las piezas fabricadas que el fresado CNC de 3 ejes porque puede mecanizar cuatro lados a la vez sin reposicionar la pieza de trabajo. Por tanto, el proceso también está libre de posibles errores humanos.
¿Qué es el mecanizado CNC de 5 ejes?
Mecanizado CNC de 5 ejes Es un método versátil y popular para fabricar piezas estructuralmente complejas. Implica cortar el material en la forma deseada utilizando una máquina CNC de cinco ejes. Vale la pena señalar que el número de ejes en una máquina CNC generalmente determina la orientación de la herramienta y la mesa durante el mecanizado. Sin embargo, el mecanizado CNC de 5 ejes ofrece ventajas considerables sobre el mecanizado de 3 ejes debido a la mayor cantidad de ejes y capacidades del mecanizado CNC de 5 ejes. Las máquinas de 5 ejes permiten la rotación en dos planos y la herramienta de corte puede moverse en tres direcciones. Además, las fresadoras CNC de 5 ejes pueden realizar tareas muy complejas sin errores.
Una máquina CNC de 5 ejes utiliza estos tres ejes lineales y dos ejes adicionales: A y B. El eje A representa el eje de rotación a lo largo del eje X, mientras que el eje B representa la rotación/movimiento alrededor del eje Y. Sin embargo, a veces la mecánica se mueve hacia el eje C en lugar del eje B. El eje C representa la rotación a lo largo del eje Z.
Existen dos tipos principales de máquinas CNC de 5 ejes: 3+2 CNC de 5 ejes y máquinas totalmente continuas de 5 ejes.
En el mecanizado CNC de 3+2 ejes, los dos ejes de rotación funcionan independientemente uno del otro, lo que significa que la pieza de trabajo se puede girar en cualquier ángulo compuesto en relación con la herramienta de corte para mecanizar la característica. Sin embargo, durante el mecanizado es imposible la rotación simultánea de ambos ejes. El mecanizado 3+2 puede producir formas 3D muy complejas. El mecanizado continuo completo de 5 ejes puede girar dos ejes giratorios simultáneamente durante el mecanizado y la herramienta se mueve linealmente en coordenadas XYZ. El mecanizado de 5 ejes ofrece a los diseñadores una enorme flexibilidad para diseñar geometrías 3D muy complejas y también puede producir piezas con superficies 3D curvas complejas.
¿Cuál es la diferencia entre el mecanizado CNC de 3 ejes, 4 ejes y 5 ejes?
Es imperativo comprender las ventajas y desventajas de los tres tipos de mecanizado CNC. Ayuda a mantener un equilibrio entre factores como el costo, la calidad del producto y el tiempo. Al comparar las capacidades de mecanizado de 3, 4 y 5 ejes, el mecanizado CNC de 5 ejes, si bien es más eficiente que el mecanizado CNC de 4 y 3 ejes, no siempre es adecuado para todas las piezas. Además, no todas las piezas aptas para el mecanizado CNC de 3 y 4 ejes lo son para el mecanizado de 5 ejes. Sin embargo, si las piezas procesadas mediante mecanizado de 3 ejes se procesan mediante CNC de 5 ejes, el coste de fabricación aumentará astronómicamente.
1. Exactitud y precisión
La alta precisión y las altas tolerancias son algunas de las principales características del mecanizado CNC. Si bien el mecanizado CNC de 3 ejes ofrece una buena precisión, pueden producirse errores humanos debido al reposicionamiento constante de la pieza de trabajo. Sin embargo, para la mayoría de las aplicaciones, este margen de error es insignificante. Aun así, la más mínima desviación puede provocar un rendimiento deficiente en aplicaciones aeroespaciales sensibles.
Al mismo tiempo, las máquinas CNC de 4 y 5 ejes no requieren múltiples reposicionamientos; por lo tanto, generalmente no sufren los errores de desalineación que presenta el mecanizado CNC de 3 ejes. Estas máquinas CNC de 4 y 5 ejes pueden agregar capacidades de mecanizado a piezas de trabajo en múltiples planos/ubicaciones utilizando un solo dispositivo. Sin embargo, el reposicionamiento constante en el mecanizado CNC de 3 ejes es un factor que afecta las desviaciones del mecanizado.
2. Costo
El coste de la pieza fabricada es otro parámetro importante que diferencia entre el mecanizado de 3 ejes, 4 ejes y 5 ejes. En general, las máquinas CNC de 3 ejes son la opción más económica de compra y mantenimiento, y de fabricación de piezas sencillas. Sin embargo, factores como el operador de la máquina y la disponibilidad de accesorios a menudo afectan el costo de operar una máquina de 3 ejes en el taller.
Al mismo tiempo, las máquinas de 4 y 5 ejes son muy avanzadas y cuentan con mejoras, lo que las hace relativamente caras. Sin embargo, sus poderosas características los convierten en la elección perfecta para condiciones únicas.
3. Aplicación
El requisito o la complejidad del diseño de la pieza es lo que determina qué tipo de servicio de mecanizado CNC elegir. Puede crear componentes aeroespaciales simples utilizando una máquina CNC de 3 ejes. Sin embargo, el desarrollo de componentes complejos para otros campos se puede realizar mediante mecanizado CNC de 4 o 5 ejes.
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