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Cuando se le ocurre comprar una máquina fresadora CNC, ¿cuántos ejes necesita para el kit de fresadora CNC? Es un problema común para todos los compradores de fresadoras CNC, así que comencemos a hacer una comparación entre las fresadoras CNC de 3, 4 y 5 ejes.
5 ejes: X-Y-Z-A-B, X-Y-Z-A-C, X-Y-Z-B-C (el husillo se puede girar 180 grados hacia la izquierda y la derecha).
4 ejes: X-Y-Z-A, X-Y-Z-B, X-Y-Z-C (vinculación de 4 ejes)
4.º eje: Y-Z-A, X-Z-A (vinculación de 3 ejes)
3 ejes: X-Y-Z (vinculación de 3 ejes)
Los ejes A, B o C corresponden al eje de rotación de X, Y, Z.
Estas fresadoras CNC específicas pueden moverse a lo largo de tres ejes diferentes al mismo tiempo.
Eje X: de izquierda a derecha
Eje Y: de adelante hacia atrás
Eje Z: arriba y abajo
Máquinas fresadoras CNC de 3 ejes que mueven tres ejes al mismo tiempo; el eje X, el eje Y y el eje Z. Cortar a lo largo del eje X mueve la fresadora de izquierda a derecha, cortar a lo largo del eje Y la mueve de adelante hacia atrás y cortar a lo largo del eje Z la mueve de arriba a abajo. Estas máquinas se utilizan principalmente para cortar piezas planas, 2D y 2.5D. Ya sea que se trate de tallado plano o tallado redondo, puede pensar en ello como tallado plano, se calcula de acuerdo con el pulso.
Generalmente, se agrega un eje de rotación al kit de enrutador CNC de 3 ejes, también llamado eje A, es decir, enrutador CNC de 4 ejes rotatorios. ¿Cómo distinguir un kit de enrutador CNC de 4 ejes real? Damos un ejemplo común de enrutamiento de cilindro 3D de 4 ejes, que consiste en cortar o tallar un buda 3D con un palo corto redondo, este trabajo tiene 4 ejes, pero solo funciona con un sistema CNC de 3 ejes, se usa el eje X o el eje Y para impulsar el eje de rotación, el trabajador real es una máquina CNC de 3 ejes o una máquina CNC rotativa de 4 ejes.
La mesa de fresado CNC de 4 ejes permite trabajar en ambos lados, lo que no ocurre con la mesa de fresado CNC de 3 ejes. Las máquinas herramienta CNC de 4 ejes también tienen ejes X, Y, Z, es decir, X-Y-Z-A, X-Y-Z-B, X-Y-Z-C, los 4 ejes están vinculados, por lo que pueden trabajar al mismo tiempo.
4 ejes significa que la máquina herramienta realiza el movimiento de los ejes X, Y, Z y A al mismo tiempo. Los cuatro ejes representan las cuatro direcciones de la máquina herramienta. Por lo general, el eje X representa la dirección izquierda y derecha, el eje Y es la dirección frontal y posterior, y el eje Z es la dirección arriba y abajo. El eje A es la dirección positiva y negativa del eje de rotación. El cuarto eje significa que la máquina herramienta solo puede ejecutar los movimientos de los ejes X, Y, Z y A al mismo tiempo.
Tres ejes no pueden ejecutar el enlace de cuatro ejes simultáneamente. La máquina fresadora CNC de 4.º eje se divide aproximadamente en dos tipos: una es una fresadora plana de 4.º eje y la otra es una fresadora CNC 3D de 4.º eje. Como sugiere el nombre, la fresadora plana de 4.º eje solo talla o corta en un lado del material. El mecanizado 3D de 4 ejes significa que la máquina puede realizar tallado o corte rotatorio en 3D, pero uno de los tres ejes X, Y y Z se convierte en el eje A para el enrutamiento. Explicamos la diferencia entre estos dos tipos de máquinas CNC 3D desde diferentes ángulos:
1. Conceptualmente, la diferencia entre 4 ejes y 4º eje es si el enlace de cuatro ejes de X, Y, Z y A se puede ejecutar al mismo tiempo.
2. Desde el punto de vista del sistema de control de la máquina, la máquina CNC de 4 ejes utiliza un sistema de enlace de cuatro ejes y el 4º eje utiliza un sistema de enlace de tres ejes.
3. El sistema de enlace de 4 ejes utiliza transmisión de señal de cuatro ejes de acuerdo con la señal de movimiento de la máquina. Pérdida, el enlace de 3 ejes utiliza transmisión de señal de tres ejes, una señal es menor que la de 4 ejes.
4. Según el efecto de enrutamiento, el de cuatro ejes tiene más procesamiento que el de 4 ejes, el procesamiento es más uniforme, el ángulo muerto es menor y la apariencia es más hermosa.
5. Diferente de la dirección de la máquina herramienta. La dirección a la que apunta la punta de la herramienta de cuatro ejes se puede cambiar en cualquier momento. La punta de la herramienta del 4º eje siempre apunta al centro de la pieza de trabajo. El de cuatro ejes es más avanzado y más confiable que el de 4º eje. El de 4 ejes es la tendencia de desarrollo de las máquinas enrutadoras CNC 3D. Lo importante es que más del 60% de las máquinas enrutadoras CNC 3D en el mercado son de 4º eje. Al elegir una máquina CNC 3D de cuatro ejes, es necesario no solo distinguir entre 4 ejes y 4º eje, sino también analizar sus propias condiciones de mecanizado, como el tamaño, el peso, la dureza y los métodos de mecanizado de la pieza de trabajo.
Estas fresadoras son similares a las fresadoras CNC de 3 o 4 ejes, pero tienen dos ejes adicionales a lo largo de los cuales se pueden mover. Estos ejes adicionales permiten acortar el tiempo del proyecto debido a su capacidad de cortar cinco bordes del material simultáneamente. Sin embargo, debido al hecho de que estas máquinas tienen un eje X más largo, esto genera menos estabilidad y precisión, lo que potencialmente requiere más atención que una fresadora CNC de 3 o 4 ejes.
El centro de mecanizado CNC de 5 ejes tiene las características de alta eficiencia y alta precisión, y el pentaedro se puede procesar con una sola sujeción de la pieza de trabajo. Si está equipado con un sistema de control numérico de alta gama con enlace de cinco ejes, también puede realizar un procesamiento de alta precisión de superficies espaciales complejas y es más adecuado para procesar moldes modernos como piezas de automóviles y piezas estructurales de aeronaves. Hay dos formas para el eje rotatorio del centro de mecanizado vertical de cinco ejes. Una es el eje rotatorio de la mesa. La mesa colocada sobre la bancada puede girar alrededor del eje X, que se define como el eje A. El rango de trabajo general del eje A es de +30 grados a -120 grados. También hay una mesa giratoria en el medio de la mesa de trabajo, que gira alrededor del eje Z en la posición que se muestra en la figura, que se define como el eje C, y el eje C gira 360 grados. De esta manera, a través de la combinación del eje A y el eje C, a excepción del centro de mecanizado de cinco ejes en la superficie inferior de la pieza de trabajo fijada en la mesa de trabajo, las otras cinco superficies pueden ser procesadas por el husillo vertical. El valor mínimo de graduación del eje A y el eje C es generalmente de 0,001 grados, de modo que la pieza de trabajo se puede subdividir en cualquier ángulo y se pueden procesar superficies inclinadas, agujeros inclinados, etc. Si el eje A y el eje C están vinculados con los tres ejes lineales X, Y, Z, se pueden procesar superficies espaciales complejas. Por supuesto, esto requiere el soporte de sistemas CNC de alta gama, servosistemas y software. La ventaja de esta disposición es que la estructura del husillo es relativamente simple, la rigidez del husillo es muy buena y el costo de fabricación es relativamente bajo. Sin embargo, la mesa de trabajo general no se puede diseñar para que sea demasiado grande y la capacidad de carga también es pequeña, especialmente cuando la rotación del eje A es mayor o igual a 90 grados, la pieza de trabajo traerá un gran momento de carga a la mesa de trabajo al cortar. La otra es confiar en la rotación del cabezal del husillo vertical. El extremo delantero del eje principal es un cabezal giratorio, que puede rodear el eje Z 360 grados para convertirse en el eje C. El cabezal giratorio también tiene un eje A que puede girar alrededor del eje X, que generalmente puede alcanzar más de ±90 grados para lograr la misma función que la anterior. La ventaja de este método de configuración es que el procesamiento del husillo es muy flexible, la mesa de trabajo también se puede diseñar para que sea muy grande y el enorme fuselaje y la enorme carcasa del motor del avión de pasajeros se pueden procesar en este tipo de centro de mecanizado. Este diseño también tiene una gran ventaja: cuando utilizamos fresas esféricas para procesar superficies curvas, cuando la línea central de la herramienta es perpendicular a la superficie mecanizada, dado que la velocidad lineal del vértice de la fresa esférica es cero, la calidad de la superficie de la pieza de trabajo cortada por el vértice será deficiente. El diseño de la rotación del husillo se adopta para hacer que el husillo gire un ángulo con respecto a la pieza de trabajo, de modo que la fresa esférica evite el corte del vértice, garantice una cierta velocidad lineal y mejore la calidad del procesamiento de la superficie. Esta estructura es muy popular para el mecanizado de superficies de alta precisión de moldes, lo que es difícil de lograr para los centros de mecanizado de mesa giratoria. Para lograr la alta precisión de rotación, el eje giratorio de alta gama también está equipado con retroalimentación de rejilla circular y la precisión de indexación es de unos pocos segundos. Por supuesto, la estructura de rotación de este tipo de husillo es más complicada y el costo de fabricación también es alto.
El eje verdadero de cinco ejes tiene la función RTCP. Se puede convertir automáticamente de acuerdo con la longitud del péndulo del husillo y las coordenadas mecánicas de la mesa giratoria. Al compilar el programa, solo se deben considerar las coordenadas de la pieza de trabajo, no la longitud del péndulo del husillo ni la posición de la mesa giratoria. Si se trata de un eje real de cinco ejes, no depende de si los cinco ejes están vinculados, el eje falso de cinco ejes también puede ser un vínculo de cinco ejes. Si el husillo tiene el algoritmo RTCP de cinco ejes verdaderos, se trata de realizar el procesamiento de indexación. El eje verdadero de cinco ejes con la función RTCP solo necesita configurar un sistema de coordenadas y solo necesita configurar las coordenadas una vez para la herramienta. El eje falso de cinco ejes es un gran problema.
El sistema CNC con la función RTCP puede utilizar directamente la programación de la punta de la herramienta sin considerar la distancia central del eje giratorio. Después de aplicar el modo RTCP, la programación del mecanizado CNC de 5 ejes puede apuntar directamente a la punta de la herramienta en lugar del centro del cabezal giratorio del husillo, por lo que la programación será mucho más sencilla y eficiente.
Para el pseudoplato giratorio doble de cinco ejes, se deben establecer múltiples coordenadas para lograr el propósito del procesamiento de indexación. Sin embargo, si se trata de un cabezal oscilante de cinco ejes, el procesamiento de indexación no se puede completar, porque el cabezal oscilante de cinco ejes no es un solo movimiento Z cuando se procesa hacia abajo, sino que Z se mueve con X o Y juntos. En este momento, la programación falsa de cinco ejes será muy problemática y la depuración será más difícil, y la función de desplazamiento de tres ejes no se puede utilizar en este momento.
Si bien estas fresadoras parecen bastante sencillas en lo que se refiere a lo que pueden lograr, son piezas de tecnología muy delicadas y avanzadas. Si busca ser más creativo con sus diseños, se recomienda invertir en un kit de fresadora CNC de 4 o 5 ejes, pero los kits de fresadora CNC de 3 o 4 ejes suelen ser más asequibles.
Ahora que tiene un conocimiento práctico de cómo funciona una fresadora, puede comprender mejor las diferencias entre los distintos modelos.
Las máquinas CNC de 5 ejes pueden cortar a lo largo de dos ejes adicionales que las máquinas CNC de 3 ejes. Estas fresadoras tienen la capacidad de cortar en cinco lados de una pieza de material simultáneamente, lo que amplía las capacidades y la flexibilidad del operador. A diferencia de sus contrapartes de 3 ejes, estas máquinas se utilizan generalmente para cortar piezas 3D grandes. Además, las máquinas CNC de 5 ejes tienen un pórtico más alto y un eje X más largo, lo que les permite cortar piezas más grandes; sin embargo, esto tiene un costo importante; cuanto más alto sea el pórtico y más largo el eje X, menos precisas y estables serán estas máquinas. Para un control de calidad adecuado, la altura del pórtico y la longitud del eje X deben limitarse lo más posible.
Aunque las fresadoras parecen máquinas sencillas, son piezas de tecnología muy sofisticadas que requieren un cierto nivel de experiencia para su funcionamiento. Las máquinas CNC de 5 ejes suelen ser más caras que las tradicionales de 3 ejes, pero en última instancia ofrecen una mayor flexibilidad y permiten a los usuarios ser más creativos con sus diseños.
Es posible que hayas visto referencias a fresadoras CNC que ofrecen siete, nueve o incluso once ejes. Aunque puede parecer difícil imaginar tantos ejes adicionales, la explicación de estas geometrías tan asombrosas es bastante sencilla.
Cuando se trata de máquinas que tienen, por ejemplo, más de un husillo de torneado, entonces ya tienes más ejes.
Por ejemplo, tenemos máquinas con segundos husillos y torretas inferiores. En esas máquinas, tendrás varios ejes: la torreta superior tendrá 4 ejes y la torreta inferior tendrá 2, luego tienes husillos opuestos que también tienen 2 ejes. Esas máquinas pueden tener hasta 9.
Un componente, como una válvula aeroespacial, podría fabricarse en una máquina CNC de 5 ejes. O podríamos hacer esa parte en una fresadora CNC multieje que tenga un eje B giratorio y husillos gemelos para dos ejes C, además de X, Y y Z. También hay una torreta inferior que te da un segundo X y Z. Por lo tanto, te da más ejes, pero la pieza en sí tiene la misma geometría.
Entonces, ¿cuántos ejes necesitas para tu negocio?
Como suele suceder en la fabricación, la respuesta a esa pregunta depende de tu aplicación particular. Observa el siguiente ejemplo:
Una pala de turbina es una superficie de forma libre y puede ser bastante compleja. La forma más eficiente de terminar de mecanizar una pala como esa es usar 5 ejes, llevando la herramienta en espiral alrededor del perfil aerodinámico de la pala. Puedes usar 3 ejes para mecanizar si indexas la pala a una posición y luego usas tres ejes lineales para mecanizar la superficie, pero esa no suele ser la forma más eficiente.
La geometría de la pieza te indicará si necesitas una configuración de 3, 4 o 5 ejes.
Sin embargo, es importante recordar que la cantidad de ejes que necesita depende de más de una sola pieza. La pieza determinará gran parte de ella, pero también está lo que el taller quiere lograr.
Un cliente puede traerme una pieza, por ejemplo, un soporte aeroespacial de titanio, y yo podría decirle: "Esa es una pieza perfecta para una mesa de fresadora CNC de 5 ejes", pero es posible que estén planeando fabricar piezas que funcionarían mejor en una de nuestras máquinas. Es posible que esa máquina multifunción no esté optimizada de la misma manera que una máquina CNC de 5 ejes, pero puede brindarle al cliente oportunidades para realizar trabajos de torno, eje o mandril que son parte de su plan a largo plazo.
Otro aspecto a tener en cuenta es el área de trabajo: ¿cuál es el tamaño máximo de la pieza que puede colocar en la máquina y aún así realizar cambios de herramientas y transferencias de piezas? Se trata de comprender las capacidades de la máquina CNC y lo que puede y no puede hacer.
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