La selección del tipo correcto de máquina en el mecanizado CNC multieje es una de las decisiones más cruciales. Determina las capacidades generales del proceso, los diseños posibles y los costos generales. El mecanizado CNC de 3 ejes, 4 ejes y 5 ejes es un debate popular y la respuesta correcta depende de los requisitos del proyecto.
Esta guía analizará los conceptos básicos del mecanizado CNC de múltiples ejes y comparará el mecanizado CNC de 3, 4 y 5 ejes para ayudarlo a tomar la decisión correcta.
Introducción al mecanizado de 3 ejes
El husillo se mueve linealmente en las direcciones X, Y y Z y la pieza de trabajo necesita accesorios que la mantengan en un plano. La opción de operar en múltiples planos es posible en las máquinas modernas. Pero requieren accesorios especiales que son un poco caros de fabricar y que además consumen mucho tiempo.
Sin embargo, también existen algunas limitaciones en cuanto a lo que pueden hacer los CNC de 3 ejes. Muchas funciones son económicamente inviables, a pesar de los precios relativos de los CNC de 3 ejes, o simplemente imposibles. Por ejemplo, las máquinas de 3 ejes no pueden crear características en ángulo ni nada que esté en el sistema de coordenadas XYZ.
Por el contrario, las máquinas de 3 ejes pueden crear características socavadas. Sin embargo, necesitan varios requisitos previos y cortadores especiales como cortadores con ranura en T y cola de milano. Cumplir estos requisitos a veces puede disparar los precios y en ocasiones resulta más viable optar por una solución de fresado CNC de 4 o 5 ejes.
Introducción al mecanizado de 4 ejes
El mecanizado de 4 ejes es más avanzado que sus homólogos de 3 ejes. Además del movimiento de la herramienta de corte en los planos XYZ, también permiten que la pieza de trabajo gire en el eje Z. Esto significa que el fresado de 4 ejes puede funcionar en hasta 4 lados sin ningún requisito especial, como accesorios o herramientas de corte únicos.
Como se indicó anteriormente, el eje adicional de estas máquinas las hace más viables económicamente en algunos casos en los que las máquinas de 3 ejes pueden realizar el trabajo, pero con requisitos especiales. El costo adicional necesario para fabricar los accesorios y herramientas de corte correctos en 3 ejes excede la diferencia de costo total entre las máquinas de 4 y 3 ejes. Lo que los convierte en una opción más viable para algunos proyectos.
Además, otro aspecto importante del fresado de 4 ejes es la calidad general. Dado que estas máquinas pueden trabajar en 4 lados a la vez, no es necesario reposicionar la pieza de trabajo en los accesorios. Minimizando así las posibilidades de error humano y mejorando la precisión general.
Hoy en día existen dos tipos de mecanizado CNC de 4 ejes; continuo e indexado.
El mecanizado continuo permite que la herramienta de corte y la pieza de trabajo se muevan al mismo tiempo. Esto significa que la máquina puede cortar material mientras gira. De este modo, los arcos y formas complejos, como hélices, son muy sencillos de mecanizar.
El mecanizado indexado, por el contrario, funciona por etapas. La herramienta de corte se detiene una vez que la pieza de trabajo comienza a girar alrededor del plano Z. Esto significa que las máquinas indexadoras no tienen las mismas capacidades porque no pueden crear arcos y formas complejas. La única ventaja es el hecho de que ahora la pieza de trabajo se puede mecanizar en 4 lados diferentes sin necesidad de accesorios especiales que son esenciales en una máquina de 3 ejes.
Introducción al mecanizado de 5 ejes
El mecanizado de 5 ejes va un paso más allá y permite la rotación en dos planos. Esta rotación multieje junto con la capacidad de la herramienta de corte para moverse en tres direcciones son las dos cualidades integrales que hacen posible que estas máquinas realicen los trabajos más complejos.
Hay dos tipos de mecanizado CNC de 5 ejes disponibles en el mercado. Mecanizado de 3+2 ejes y mecanizado en continuo de 5 ejes. Ambas operan en todos los planos pero la primera tiene las mismas limitaciones y principio de funcionamiento que una máquina indexadora de 4 ejes.
El mecanizado CNC de 3+2 ejes permite que la rotación sea independiente entre sí pero restringe el uso de ambos planos de coordenadas al mismo tiempo. Por el contrario, el mecanizado continuo de 5 ejes no tiene tales restricciones. Permitiendo así un control superior y la capacidad de mecanizar cómodamente las geometrías más complejas.
Principales diferencias entre el mecanizado CNC de 3, 4 y 5 ejes
Comprender las complejidades y limitaciones del tipo de mecanizado CNC es fundamental para garantizar el mejor equilibrio entre costo, tiempo y calidad del proceso.
Como se indicó anteriormente, numerosos proyectos serían más costosos con un fresado de 3 ejes que de otro modo sería económico debido a las complejidades relacionadas con los accesorios y los procesos. Del mismo modo, optar por un fresado de 5 ejes para cada proyecto sería sinónimo de combatir las cucarachas con una ametralladora. No suena efectivo, ¿verdad?
Precisamente por eso es fundamental comprender las principales diferencias entre el mecanizado de 3, 4 y 5 ejes. Hacerlo puede garantizar que se seleccione el mejor tipo de máquina para cualquier proyecto en particular sin comprometer los parámetros de calidad esenciales.
Estas son las 5 diferencias principales entre los tipos de mecanizado CNC.
Principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento de todo el mecanizado CNC es el mismo. La herramienta de corte guiada por una computadora gira alrededor de la pieza de trabajo para eliminar material. Además, todas las máquinas CNC utilizan códigos M o códigos G para descifrar el movimiento de la herramienta en relación con la pieza de trabajo.
La diferencia radica en la capacidad adicional de rotar en diferentes planos. Tanto el fresado CNC de 4 como de 5 ejes permiten la rotación en diferentes coordenadas y esta cualidad da como resultado la creación de formas más complejas con relativa facilidad.
Precisión y exactitud
El mecanizado CNC es conocido por su precisión y bajas tolerancias. Sin embargo, el tipo de CNC sí afecta a las tolerancias finales del producto. El CNC de 3 ejes, aunque es muy preciso, tendrá más posibilidades de errores aleatorios debido al reposicionamiento constante de la pieza de trabajo. Para la mayoría de las aplicaciones, este margen de error es insignificante. Sin embargo, para aplicaciones sensibles relacionadas con aplicaciones aeroespaciales y automotrices, incluso la desviación más pequeña puede causar problemas.
Tanto el mecanizado CNC de 4 como de 5 ejes no tienen ese problema ya que no necesitan ningún reposicionamiento. Permiten cortar en múltiples planos en un solo soporte. Además, es importante tener en cuenta que esta es también la única fuente de discrepancia en la calidad del mecanizado de 3 ejes. Aparte de esto, la calidad general en términos de precisión y exactitud sigue siendo la misma.
Aplicaciones
Más que una aplicación en toda la industria, las diferencias en el tipo de CNC se relacionan con la naturaleza del producto. Por ejemplo, la diferencia entre productos de fresado de 3, 4 y 5 ejes se basará en la complejidad general del diseño y no en la industria en sí.
Una pieza sencilla para el sector aeroespacial se puede desarrollar en una máquina de 3 ejes mientras que algo complejo para cualquier otro sector puede requerir el uso de una máquina de 4 o 5 ejes.
Costos
Los costos se encuentran entre las principales diferencias entre el fresado CNC de 3, 4 y 5 ejes. Las máquinas de 3 ejes son naturalmente más económicas de adquirir y mantener. Sin embargo, los gastos de uso dependen de factores como las instalaciones y la disponibilidad de los operadores. Si bien los gastos de los operadores siguen siendo los mismos en el caso de las máquinas de 4 y 5 ejes, los accesorios siguen asumiendo una parte importante de los gastos.
Por otro lado, los mecanizados de 4 y 5 ejes son más avanzados tecnológicamente y tienen mejores prestaciones. Por tanto, son naturalmente caros. Sin embargo, aportan muchas capacidades y son una opción viable en muchos casos únicos. Uno de ellos ya se ha comentado antes, donde un diseño teóricamente posible con una máquina de 3 ejes necesitaría muchos accesorios personalizados. Aumentando así los costos generales y haciendo que el mecanizado de 4 o 5 ejes sea una opción más viable.
Plazo de entrega
En lo que respecta a los plazos de entrega generales, las máquinas continuas de 5 ejes proporcionan los mejores resultados generales. Pueden procesar incluso las formas más complejas en el menor tiempo debido a la falta de paradas y al mecanizado en un solo paso.
Después vienen las máquinas continuas de 4 ejes, ya que permiten la rotación en un eje y solo pueden manejar características angulares planas de una sola vez.
Finalmente, las máquinas CNC de 3 ejes tienen el plazo de entrega más largo porque el corte se realiza por etapas. Además, las limitaciones de las máquinas de 3 ejes significan que habrá mucho reposicionamiento de la pieza de trabajo, lo que resultaría en un aumento en los plazos generales de entrega de cualquier proyecto.
Fresado de 3 ejes, 4 ejes y 5 ejes, ¿cuál es mejor?
En la fabricación, no existe un método absolutamente mejor ni una solución única para todos. La elección correcta depende de las complejidades del proyecto, el presupuesto general, el tiempo y los requisitos de calidad.
3 ejes, 4 ejes y 5 ejes, todos tienen sus ventajas y desventajas. Naturalmente, el de 5 ejes puede crear geometrías 3D más complejas, mientras que el de 3 ejes puede producir piezas más simples de forma rápida y consistente.
En resumen, no hay respuesta a la pregunta de cuál es la mejor opción. Cualquier método de mecanizado que ofrezca el equilibrio perfecto entre costo, tiempo y resultados sería una opción ideal para un proyecto en particular.
Leer más: Fresado CNC versus torneado CNC: cuál es la mejor opción
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Conclusión
Todos los CNC de 3, 4 y 5 ejes son diferentes y cada tipo tiene sus fortalezas o debilidades. Sin embargo, la elección correcta depende de los requisitos únicos de un proyecto y sus exigencias. No existe una elección correcta en la fabricación. El enfoque correcto es encontrar la combinación más óptima de calidad, costo y tiempo. Algo que los tres tipos de CNC pueden ofrecer según los requisitos de un proyecto en particular.
Hora de publicación: 29-nov-2023