A seleção do tipo certo de máquina na usinagem CNC multieixos está entre as decisões mais cruciais. Ela determina as capacidades gerais do processo, os projetos possíveis e os custos totais. Usinagem CNC de 3 eixos vs. 4 eixos vs. 5 eixos é um debate popular, e a resposta certa depende dos requisitos do projeto.
Este guia analisará os princípios básicos da usinagem CNC multieixos e comparará a usinagem CNC de 3, 4 e 5 eixos para ajudar você a fazer a escolha certa.
Introdução à Usinagem de 3 Eixos
O fuso se move linearmente nas direções X, Y e Z, e a peça de trabalho precisa de fixadores que a mantenham em um plano. A opção de operar em múltiplos planos é possível em máquinas modernas. Mas elas exigem fixadores especiais, que são um pouco caros de fabricar e também consomem muito tempo.
No entanto, existem algumas limitações quanto ao que os CNCs de 3 eixos podem fazer. Muitas funções são economicamente inviáveis, apesar dos preços relativos dos CNCs de 3 eixos, ou são simplesmente impossíveis. Por exemplo, máquinas de 3 eixos não conseguem criar funções angulares ou qualquer coisa que esteja no sistema de coordenadas XYZ.
Por outro lado, máquinas de 3 eixos podem criar características de rebaixo. No entanto, elas exigem vários pré-requisitos e fresas especiais, como fresas para ranhuras em T e fresas de cauda de andorinha. Atender a esses requisitos pode, às vezes, elevar os preços às alturas, e às vezes se torna mais viável optar por uma solução de fresamento CNC de 4 ou 5 eixos.
Introdução à Usinagem de 4 Eixos
A usinagem de 4 eixos é mais avançada do que suas contrapartes de 3 eixos. Além do movimento da ferramenta de corte nos planos XYZ, ela permite que a peça gire também no eixo Z. Isso significa que a fresagem de 4 eixos pode trabalhar em até 4 lados sem requisitos especiais, como fixações ou ferramentas de corte exclusivas.
Como mencionado anteriormente, o eixo adicional nessas máquinas as torna mais viáveis economicamente para alguns casos em que máquinas de 3 eixos podem realizar o trabalho, mas com requisitos especiais. O custo adicional necessário para fabricar os acessórios e ferramentas de corte corretos em máquinas de 3 eixos excede a diferença de custo total entre as máquinas de 4 e 3 eixos. Tornando-as, assim, uma opção mais viável para alguns projetos.
Além disso, outro aspecto importante da fresagem de 4 eixos é a qualidade geral. Como essas máquinas podem trabalhar em 4 lados simultaneamente, não é necessário reposicionar a peça nos dispositivos de fixação, minimizando assim as chances de erro humano e melhorando a precisão geral.
Hoje, existem dois tipos de usinagem CNC de 4 eixos: contínua e indexada.
A usinagem contínua permite que a ferramenta de corte e a peça se movam simultaneamente. Isso significa que a máquina pode cortar o material enquanto gira, tornando arcos e formas complexas, como hélices, muito simples de usinar.
A usinagem de indexação, por outro lado, funciona em etapas. A ferramenta de corte para assim que a peça começa a girar em torno do plano Z. Isso significa que as máquinas de indexação não têm os mesmos recursos, pois não conseguem criar arcos e formas complexas. A única vantagem é que a peça agora pode ser usinada em 4 lados diferentes sem a necessidade de acessórios especiais, essenciais em uma máquina de 3 eixos.
Introdução à Usinagem de 5 Eixos
A usinagem de 5 eixos vai um passo além e permite a rotação em dois planos. Essa rotação multieixo, juntamente com a capacidade da ferramenta de corte de se mover em três direções, são as duas qualidades essenciais que permitem que essas máquinas realizem os trabalhos mais complexos.
Existem dois tipos de usinagem CNC de 5 eixos disponíveis no mercado: usinagem de 3+2 eixos e usinagem contínua de 5 eixos. Ambas operam em todos os planos, mas a primeira tem as mesmas limitações e o mesmo princípio de funcionamento de uma máquina indexadora de 4 eixos.
A usinagem CNC de 3+2 eixos permite que a rotação seja independente, mas restringe o uso de ambos os planos de coordenadas simultaneamente. Por outro lado, a usinagem contínua de 5 eixos não apresenta tais restrições, permitindo, assim, um controle superior e a capacidade de usinar convenientemente as geometrias mais complexas.
Principais diferenças entre usinagem CNC de 3, 4 e 5 eixos
Entender as complexidades e limitações do tipo de usinagem CNC é essencial para garantir o melhor equilíbrio entre custo, tempo e qualidade do processo.
Como mencionado anteriormente, muitos projetos seriam mais caros com uma fresagem de 3 eixos, que de outra forma seria econômica, devido às complexidades relacionadas a acessórios e processos. Da mesma forma, optar por uma fresagem de 5 eixos para todos os projetos seria sinônimo de combater baratas com uma metralhadora. Não parece eficaz, certo?
É exatamente por isso que é essencial entender as principais diferenças entre usinagem de 3, 4 e 5 eixos. Isso pode garantir que o melhor tipo de máquina seja selecionado para cada projeto específico, sem comprometer os parâmetros essenciais de qualidade.
Aqui estão as 5 principais diferenças entre os tipos de usinagem CNC.
Princípio de funcionamento
O princípio de funcionamento de toda a usinagem CNC é o mesmo. A ferramenta de corte, guiada por um computador, gira em torno da peça para remover material. Além disso, todas as máquinas CNC utilizam códigos M ou G para decifrar o movimento da ferramenta em relação à peça.
A diferença está na capacidade adicional de rotação em diferentes planos. Tanto a fresagem CNC de 4 quanto a de 5 eixos permitem a rotação em diferentes coordenadas, e essa qualidade resulta na criação de formas mais complexas com relativa facilidade.
Precisão e exatidão
A usinagem CNC é conhecida por sua precisão e baixas tolerâncias. No entanto, o tipo de CNC afeta as tolerâncias finais do produto. CNCs de 3 eixos, embora muito precisos, apresentam maior probabilidade de erros aleatórios devido ao reposicionamento consistente da peça. Para a maioria das aplicações, essa margem de erro é insignificante. No entanto, para aplicações sensíveis, como aeroespacial e automotiva, mesmo o menor desvio pode causar problemas.
Tanto a usinagem CNC de 4 quanto a de 5 eixos não apresentam esse problema, pois não exigem reposicionamento. Elas permitem o corte em vários planos em um único dispositivo. Além disso, é importante observar que esta é a única fonte de discrepância na qualidade da usinagem de 3 eixos. Além disso, a qualidade geral em termos de precisão e exatidão permanece a mesma.
Aplicações
Em vez da aplicação em toda a indústria, as diferenças no tipo de CNC dizem respeito à natureza do produto. Por exemplo, a diferença entre produtos de fresamento de 3, 4 e 5 eixos se baseia na complexidade geral do projeto, e não no setor em si.
Uma peça simples para o setor aeroespacial pode ser desenvolvida em uma máquina de 3 eixos, enquanto algo complexo para qualquer outro setor pode exigir o uso de uma máquina de 4 ou 5 eixos.
Custos
Os custos estão entre as principais diferenças entre fresamento CNC de 3, 4 e 5 eixos. Máquinas de 3 eixos são naturalmente mais econômicas para aquisição e manutenção. No entanto, os custos de utilização dependem de fatores como os acessórios e a disponibilidade dos operadores. Embora os custos com operadores permaneçam os mesmos no caso de máquinas de 4 e 5 eixos, os acessórios ainda representam uma parcela significativa dos custos.
Por outro lado, a usinagem de 4 e 5 eixos é tecnologicamente mais avançada e possui melhores recursos. Portanto, são naturalmente caras. No entanto, oferecem muitas funcionalidades e são uma opção viável em muitos casos específicos. Um deles já foi discutido anteriormente, onde um projeto teoricamente possível com uma máquina de 3 eixos exigiria muitos acessórios personalizados. Isso aumenta os custos gerais e torna a usinagem de 4 ou 5 eixos uma opção mais viável.
Tempo de espera
Em termos de prazos de entrega gerais, as máquinas contínuas de 5 eixos oferecem os melhores resultados gerais. Elas podem processar até as formas mais complexas no menor tempo possível, graças à ausência de paradas e à usinagem em uma única etapa.
Máquinas contínuas de 4 eixos vêm depois, pois permitem a rotação em um eixo e só conseguem lidar com recursos angulares planos de uma só vez.
Por fim, as máquinas CNC de 3 eixos apresentam o maior prazo de entrega, pois o corte ocorre em etapas. Além disso, as limitações das máquinas de 3 eixos implicam em muitos reposicionamentos da peça, o que resultaria em um aumento no prazo geral de entrega de qualquer projeto.
Fresamento de 3 eixos vs. 4 eixos vs. 5 eixos, qual é melhor?
Na indústria, não existe um método absolutamente melhor ou uma solução única. A escolha certa depende das complexidades do projeto, do orçamento geral, do tempo e dos requisitos de qualidade.
3 eixos vs. 4 eixos vs. 5 eixos, todos têm seus méritos e deméritos. Naturalmente, o de 5 eixos pode criar geometrias 3D mais complexas, enquanto o de 3 eixos pode produzir peças mais simples de forma rápida e consistente.
Resumindo, não há resposta para a questão de qual é a melhor escolha. Qualquer método de usinagem que ofereça o equilíbrio perfeito entre custo, tempo e resultados seria a escolha ideal para um projeto específico.
Leia mais: Fresamento CNC vs Torneamento CNC: Qual é a escolha certa
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Conclusão
Todos os CNCs de 3, 4 e 5 eixos são diferentes, e cada tipo tem seus pontos fortes e fracos. A escolha certa, no entanto, depende dos requisitos específicos de cada projeto e de suas demandas. Não existe escolha certa na fabricação. A abordagem correta é encontrar a combinação ideal de qualidade, custo e prazo. Algo que todos os três tipos de CNC podem oferecer, com base nos requisitos de um projeto específico.
Horário da publicação: 29/11/2023