En lo que respecta al mecanizado de precisión, probablemente haya oído hablar de las máquinas CNC. Estas permiten producir piezas de alta precisión y con tolerancias casi exactas. Además, ofrecen mayor flexibilidad que las máquinas estándar de 3 ejes. Sin embargo, es necesario aclarar sus principios operativos e importancia.
La implementación de un cuarto movimiento de rotación permite que una máquina CNC de 4 ejes supere las capacidades de los sistemas estándar de 3 ejes. Gira la pieza durante la operación, lo que permite alcanzar varios lados sin necesidad de reposicionamiento físico. Los orificios y ranuras en diversas caras encuentran aplicaciones prácticas con un sistema de 4 ejes.
Por otro lado, la máquina CNC de 5 ejes supera a la de 4 ejes al implementar un eje de control adicional para el movimiento de la máquina. Este eje adicional permite que la herramienta de corte acceda a las piezas desde diversas direcciones. Por lo tanto, resulta esencial para producir formas complejas con tolerancias estrictas en las industrias aeroespacial y de dispositivos médicos. Además, permite construir prototipos y componentes con características detalladas en una sola operación, lo que se traduce en ahorro de tiempo y menores tasas de error. Exploremos estas opciones desde una perspectiva más amplia.
La avanzada tecnología CNC de 4 ejes ha superado el mecanizado convencional de 3 ejes gracias a un eje adicional. Una herramienta que opera en una máquina de 3 ejes ejecuta el movimiento a través del eje X para el movimiento de izquierda a derecha, el eje Y para el movimiento de avance y retroceso, y el eje Z para el movimiento de arriba a abajo. Por otro lado, una máquina CNC de 4 ejes incorpora un eje adicional, conocido como "eje A", en su funcionamiento.
La pieza gira alrededor del eje X mediante la función del eje A, lo que le permite alcanzar diferentes lados de la pieza sin intervención manual ni del operador. Una sola configuración en la máquina permite al operario acceder a múltiples caras de la pieza mediante esta función de rotación, lo que aumenta la precisión y la velocidad de operación.
Además de todas las ventajas, una máquina CNC de 4 ejes opera la pieza en posiciones precisas de forma automática. Evita paradas manuales para cambios de configuración entre características. El proceso de configuración es más rápido y la velocidad de producción mejora, lo que significa que esta máquina funciona mejor con piezas de complejidad media.
Estos son los beneficios comunes de las máquinas CNC de 4 ejes:
La capacidad de rotación de una máquina CNC de 4 ejes permite mecanizar automáticamente piezas de múltiples caras, como soportes con orificios superiores, inferiores y laterales. La rotación de piezas en la máquina CNC de 4 ejes es más rápida que el volteo manual, ya que no es necesario interrumpir el proceso para cambiar de posición. Permite completar miles de piezas más rápidamente, lo que reduce el tiempo total de producción.
La rotación de la pieza, basada en el eje A, permite que la herramienta repita posiciones angulares idénticas en cada operación. La producción precisa de bloques de motor en la industria automotriz requiere esta configuración. Cada pieza producida con la máquina de 4 ejes coincidirá con precisión gracias a su funcionamiento constante durante toda la producción.
La capacidad de la máquina de 4 ejes para ejecutar operaciones complejas de forma independiente elimina la necesidad de procedimientos de configuración adicionales. El proceso de configuración permite que una sola persona mantenga la posición de las piezas en la máquina y permita que el sistema complete el resto de la operación. Este enfoque reduce los gastos de personal y evita los errores que a veces surgen del contacto manual repetido con los materiales.
El proceso de cambio de herramienta y reposicionamiento de piezas interrumpe frecuentemente las operaciones de las máquinas tradicionales de 3 ejes. Un sistema de máquina de 4 ejes requiere menos interrupciones de configuración, ya que permite la rotación de piezas. Esta función resulta crucial para la fabricación de piezas con elementos ubicados en diferentes orientaciones, como soportes y álabes de turbina, cuando la herramienta requiere un funcionamiento continuo en varios planos.
Tener múltiples características distribuidas en las diferentes caras de una pieza requiere mecanizado CNC de 4 ejes, ya que permite que las piezas giren automáticamente, eliminando la necesidad de voltearlas manualmente.
La tecnología de mecanizado CNC de 4 ejes ofrece los mejores resultados en piezas de complejidad moderada que superan los límites de los procesos de fresado estándar. La producción eficiente de placas, componentes estructurales y piezas sencillas de automoción se puede lograr con una máquina de 4 ejes.
Acelerar la producción de lotes de piezas es posible cuando una máquina de 4 ejes realiza el procesamiento de múltiples superficies en una sola configuración. Esto aporta un valor especial a las industrias que necesitan una rápida comercialización.
En general, la utilización de una máquina de 4 ejes reduce los errores de manipulación al procesar piezas delicadas que requieren alta precisión.
Una máquina CNC de 5 ejes mejora la fabricación de precisión al añadir dos ejes de movimiento adicionales a los sistemas de 3 ejes. Una máquina estándar de 3 ejes permite el movimiento de la herramienta entre las direcciones X, Y y Z, realizando funciones de izquierda a derecha, adelante y atrás, y arriba y abajo. La máquina adicional de 5 ejes implementa dos ejes especializados, A y B, que maximizan el control operativo y la flexibilidad.
El eje B permite la rotación alrededor del eje Y, mientras que el eje A gira alrededor del eje X. Las máquinas pueden crear formas y características complejas gracias a las capacidades de movimiento adicionales. Además, elimina la necesidad de múltiples configuraciones o reposicionamiento de piezas.
Estos son los beneficios comunes de las máquinas CNC de 5 ejes:
El sistema de mecanizado CNC de 5 ejes permite que la herramienta se mueva a cualquier posición disponible de la pieza, lo que lo hace perfecto para la fabricación de formas complejas. Los componentes aeroespaciales y las piezas de automoción se benefician enormemente del CNC de 5 ejes, ya que sus diseños complejos incluyen características inalcanzables con las máquinas CNC estándar de 3 y 4 ejes.
La herramienta logra una consistencia superior en su ángulo de ataque, ya que puede alcanzar la pieza desde diversas direcciones. Su vida útil es más larga gracias a su menor desgaste, especialmente en piezas delicadas. Los gastos de producción y el tiempo de inactividad de la máquina disminuyen al requerirse un reemplazo menos frecuente de las herramientas.
Las piezas mantienen una posición estacionaria durante todo el proceso de mecanizado en operaciones de 5 ejes. El procesamiento continuo permite obtener resultados consistentes en superficies completas durante todo el mecanizado. Este método es ideal para sectores que requieren alta precisión, ya que minimiza los problemas de alineación y los defectos que pueden surgir al reposicionar la herramienta.
A continuación se presentan algunos escenarios de caso para el uso del mecanizado CNC de 5 ejes;
La fabricación de álabes y moldes de turbinas complejos requiere mecanizado CNC de 5 ejes, ya que permite acortar la duración del mecanizado entre un 30 % y un 40 % en comparación con las técnicas tradicionales. La herramienta ofrece la flexibilidad de acceder a las piezas desde diversas posiciones, lo que minimiza los requisitos de configuración.
El mecanizado de 5 ejes reduce el tiempo de preparación en aproximadamente un 50-60 %. En el sector aeroespacial, la configuración de la máquina sustituye a las configuraciones convencionales de 3 a 5 ejes, lo que se traduce en una mayor velocidad de producción y mayor consistencia.
Las piezas fabricadas en una máquina de 5 ejes pueden alcanzar una calidad de acabado superficial superior a la de las máquinas de 4 ejes. El proceso de mecanizado permite el movimiento ininterrumpido de la herramienta, lo que minimiza las marcas durante la producción.
El sector aeroespacial exige tolerancias estrictas de ±0,001 pulgadas (0,025 mm). El mecanizado CNC de 5 ejes permite mantener una precisión excepcional en todo momento. La ausencia de reorientación de la pieza al mecanizar cada superficie produce una mayor estabilidad dimensional. Por lo tanto, minimiza el riesgo de desalineación para cumplir con los estrictos requisitos de calidad.
En conclusión, tanto las máquinas CNC de 4 como de 5 ejes sirven como solución para fabricar componentes sofisticados y precisos que se aplican en las industrias aeroespacial, automotriz y médica. Si la pieza no es demasiado compleja y los requisitos de tolerancia son mínimos, el mecanizado de 4 ejes es la opción óptima.
En cambio, las máquinas de 5 ejes son ideales para piezas/productos muy complejos. Estas incorporan una sola configuración; la tecnología mecaniza múltiples lados, lo que reduce el tiempo de producción hasta en un 25 % y proporciona mejoras en la calidad del acabado superficial. Sin embargo, la inversión inicial suele ser mayor que en las máquinas de 4 ejes. Sin embargo, podría ahorrarle costos a largo plazo. Por lo tanto, la elección entre ambas opciones depende de la complejidad de la pieza, el presupuesto y el plazo.