A seleção do tipo certo de máquina na usinagem CNC multieixos está entre as decisões mais cruciais. Ele determina as capacidades gerais do processo, os projetos possíveis e os custos gerais. A 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 examinará os fundamentos da usinagem CNC multieixos e comparará a usinagem CNC de 3, 4 eixos e 5 eixos para ajudar 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 precisa de acessórios que a mantenham em um plano. A opção de operar em múltiplos planos é possível em máquinas modernas. Mas eles exigem acessórios especiais que são um pouco caros de fabricar e também consomem muito tempo.
Existem, no entanto, algumas limitações quanto ao que os CNCs de 3 eixos também podem fazer. Muitos recursos são economicamente inviáveis, apesar dos preços relativos dos CNCs de 3 eixos, ou são simplesmente impossíveis. Por exemplo, máquinas de 3 eixos não podem criar recursos angulares ou qualquer coisa que esteja no sistema de coordenadas XYZ.
Ao contrário, as máquinas de 3 eixos podem criar recursos de corte inferior. No entanto, eles precisam de vários pré-requisitos e cortadores especiais, como cortadores de ranhura em T e cauda de andorinha. Cumprir estes requisitos pode por vezes disparar os preços e por vezes torna-se mais viável optar por uma solução de fresagem 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, eles permitem que a peça gire também no eixo Z. Isso significa que o fresamento de 4 eixos pode trabalhar em até 4 lados sem quaisquer requisitos especiais, como acessórios exclusivos ou ferramentas de corte.
Como afirmado anteriormente, o eixo adicional nestas máquinas torna-as 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 3 eixos excede a diferença geral de custo entre as máquinas de 4 e 3 eixos. Tornando-os assim uma escolha 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 ao mesmo tempo, não é necessário reposicionar a peça nos acessórios. Minimizando assim as chances de erro humano e melhorando a precisão geral.
Hoje, existem dois tipos de usinagem CNC de 4 eixos; contínuo e indexação.
A usinagem contínua permite que a ferramenta de corte e a peça se movam ao mesmo tempo. Isso significa que a máquina pode cortar material enquanto gira. Tornando assim 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 quando a peça começa a girar em torno do plano Z. Isso significa que as máquinas de indexação não têm os mesmos recursos porque não podem criar arcos e formas complexas. A única vantagem é o facto de a peça poder agora ser maquinada em 4 lados diferentes sem necessidade de quaisquer acessórios especiais que são essenciais numa 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. Esta rotação multieixos, juntamente com a capacidade da ferramenta de corte de se mover em três direções, são as duas qualidades integrais que tornam possível a estas máquinas lidar com 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 princípio de funcionamento de uma máquina indexadora de 4 eixos.
A usinagem CNC de 3+2 eixos permite que as rotações sejam independentes uma da outra, mas restringe o uso de ambos os planos de coordenadas ao mesmo tempo. Ao contrário, 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, 5 eixos
Compreender as complexidades e limitações do tipo de usinagem CNC é fundamental para garantir o melhor equilíbrio entre custo, tempo e qualidade do processo.
Como afirmado anteriormente, vários projetos seriam mais caros em um fresamento de 3 eixos, que de outra forma seria econômico, devido às complexidades relacionadas a acessórios e processos. Da mesma forma, simplesmente optar por uma fresagem de 5 eixos para cada projeto seria sinônimo de combater baratas com uma metralhadora. Não parece eficaz, certo?
É precisamente por isso que é essencial compreender as principais diferenças entre a usinagem de 3 eixos, 4 eixos e 5 eixos. Isso pode garantir que o melhor tipo de máquina seja selecionado para qualquer 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 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 usam códigos M ou códigos G para decifrar o movimento da ferramenta em relação à peça de trabalho.
A diferença está na capacidade adicional de girar em diferentes planos. A fresagem CNC de 4 e 5 eixos permite a rotação em diferentes coordenadas e esta 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. Porém, o tipo de CNC afeta as tolerâncias finais do produto. O CNC de 3 eixos, embora muito preciso, terá mais chances de erros aleatórios devido ao reposicionamento consistente da peça. Para a maioria das aplicações, esta margem de erro é insignificante. No entanto, para aplicações sensíveis relativas às aplicações aeroespaciais e automobilísticas, mesmo o menor desvio pode causar problemas.
A usinagem CNC de 4 e 5 eixos não apresenta esse problema, pois não precisa de nenhum reposicionamento. Eles permitem o corte em vários planos em um único acessório. Além disso, é importante observar que esta também 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 de aplicação em toda a indústria, as diferenças no tipo de CNC referem-se à natureza do produto. Por exemplo, a diferença entre produtos de fresagem de 3, 4 e 5 eixos será baseada na complexidade geral do projeto e não na própria indústria.
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 o fresamento CNC de 3, 4 e 5 eixos. As máquinas de 3 eixos são naturalmente mais económicas na compra e manutenção. Porém, os gastos com sua utilização dependem de fatores como as instalações e a disponibilidade das operadoras. Embora as despesas incorridas com os operadores permaneçam as mesmas no caso das máquinas de 4 e 5 eixos, os acessórios ainda representam uma parte significativa das despesas.
Por outro lado, a usinagem de 4 e 5 eixos é mais avançada tecnologicamente e possui melhores recursos. Portanto, eles são naturalmente caros. No entanto, eles trazem muitos recursos para a mesa e são uma escolha viável em muitos casos exclusivos. Um deles já foi discutido antes, onde um projeto teoricamente possível com uma máquina de 3 eixos precisaria de muitos acessórios personalizados. Aumentando assim os custos gerais e tornando a usinagem de 4 ou 5 eixos uma opção mais viável.
Tempo de espera
Quando se trata de prazos de entrega gerais, as máquinas contínuas de 5 eixos fornecem os melhores resultados gerais. Eles podem processar até mesmo as formas mais complexas no menor tempo possível devido à falta de paradas e à usinagem em uma única etapa.
As máquinas contínuas de 4 eixos vêm depois disso, pois permitem a rotação em um eixo e só podem lidar com recursos angulares planares de uma só vez.
Finalmente, as máquinas CNC de 3 eixos têm o maior prazo de entrega porque o corte ocorre em etapas. Além disso, as limitações das máquinas de 3 eixos significam que haverá muitos reposicionamentos da peça, o que resultaria num aumento nos prazos globais de entrega de qualquer projeto.
Fresamento de 3 eixos vs 4 eixos vs 5 eixos, o que é melhor?
Na fabricação, não existe um método absolutamente melhor ou uma solução única para todos. 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 5 eixos pode criar geometrias 3D mais complexas, enquanto o 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 ou fracos. A escolha certa, entretanto, depende dos requisitos exclusivos de um projeto e de suas demandas. Não existe escolha certa na fabricação. A abordagem correta é encontrar a combinação ideal de qualidade, custo e tempo. Algo que todos os três tipos de CNC podem oferecer com base nos requisitos de um projeto específico.
Horário da postagem: 29 de novembro de 2023