Tecnología CNC de 5 ejes - La guía completa

Por su parte, la tecnología CNC de 5 ejes permite cortar diseños desde cualquier perspectiva, lo que otorga a este tipo de mecanizado una gran libertad de diseño. En esta guía, el autor habla de los 5 ejes frente a los 3 ejes, como la capacidad, los beneficios para los fabricantes, las aplicaciones, algunas pautas para seleccionar la máquina y en el futuro. La guía completa de los procesos de mecanizado multieje.

Tecnología CNC de 5 ejes: Desbloquear geometrías complejas en la fabricación

La tecnología CNC de 5 ejes se ha convertido en uno de los procesos de fabricación más importantes porque puede crear geometrías de una complejidad de diseño nunca antes vista. Mientras que en las fresadoras y tornos convencionales de 3 ejes el movimiento de la herramienta está restringido a los ejes X, Y y Z, la tecnología de 5 ejes permite que la herramienta se mueva en los dos ejes giratorios adicionales, de modo que los contornos pueden mecanizarse desde cualquier dirección. Este prometedor enfoque de mecanizado ha creado real y literalmente un mundo de nuevas oportunidades en el diseño de piezas y herramientas para toneladas de industrias.

Qué es el mecanizado CNC y ¿en qué se diferencia esta capacidad multieje de los diseños más conocidos de 3 ejes? También se debatirán las ventajas de los 5 ejes para aumentar la precisión, la productividad y la rentabilidad. Se estudiarán las áreas de aplicación clave junto con los factores a tener en cuenta a la hora de seleccionar la tecnología CNC de 5 ejes adecuada. Por último, se compartirán ideas sobre la dirección futura de la tecnología.

¿Qué es el mecanizado CNC de 5 ejes?

La tecnología CNC de 5 ejes significa que la Mecanizado CNC La herramienta tiene la capacidad de controlar la pieza en cinco ejes. Esto quiere decir que el cabezal de la herramienta tiene dirección de movimiento lineal en las direcciones X, Y y Z, además de tener movimiento rotativo en las direcciones A y B. Los nuevos ejes rotativos hacen que se puedan cortar formas mucho más elaboradas con menos operaciones, ya que normalmente requerirían un mecanizado en 3 ejes.

En el mecanizado de 5 ejes, todos los contornos pueden mecanizarse en cualquier orientación sin depender de su configuración. Muchas piezas curvadas y torcidas que no podrían cortarse en un tiempo razonable en un 3 ejes se hacen fácilmente. Esto hace que el mecanizado en 5 ejes sea muy adecuado para las industrias aeroespacial, de troqueles/moldes y de dispositivos médicos, en las que las piezas suelen tener formas esculpidas o contorneadas.

Las ventajas del mecanizado multieje

La tecnología CNC de 5 ejes tiene varias ventajas importantes sobre la tradicional de 3 ejes:

• Aumento de la productividad gracias a la reducción de los reglajes. Las piezas complejas a menudo sólo requieren un único reglaje en una máquina de 5 ejes frente a múltiples reglajes en una de 3 ejes. Esto supone un ahorro considerable de tiempo y dinero.
• Calidad superior de la superficie. Puesto que las piezas se mecanizan en menos configuraciones con 5 ejes, hay menos posibilidades de que se introduzcan errores por la fijación o manipulación adicionales. El acabado superficial también mejora al haber menos juntas entre las superficies mecanizadas.
• Capacidad para mecanizar materiales más duros. Los ejes de rotación permiten una evacuación de virutas más eficaz en aleaciones difíciles de mecanizar. Las herramientas de corte tienen una vida útil más larga y se pueden conseguir mayores velocidades de arranque de metal.
• Flexibilidad para los cambios de diseño. La arquitectura abierta del mecanizado en 5 ejes significa que los cambios en el diseño de las piezas en una fase avanzada del proceso tienen menos impacto del que tendrían con un utillaje dedicado de 3 ejes. Esto ahorra dinero y acelera el tiempo de comercialización.

En resumen, los centros de tecnología CNC de 5 ejes ofrecen una precisión, productividad y flexibilidad de diseño que amplían lo que es posible en las industrias de fabricación de alto valor. La capacidad multieje permite realizar geometrías de pieza completamente nuevas.

Mejorar la precisión y la eficacia en la fabricación

Precisión mejorada con tecnología de 5 ejes

Los ejes de rotación adicionales de una tecnología CNC de 5 ejes permiten una precisión y un control sin precedentes durante las operaciones de mecanizado. Con 5 ejes interpolados contiguos, se puede llegar a cada punto de la superficie de una pieza sin errores de posición por uniones o cortes de ruptura entre configuraciones. Este nivel de movimiento continuo da como resultado trayectorias de herramienta más suaves y superficies que se ajustan más a CAD y CAM diseños.

Las formas muy esculpidas que serían difíciles o imposibles de mecanizar con precisión en un 3 ejes pueden reproducirse de forma repetible utilizando la tecnología de 5 ejes. Se pueden conseguir tolerancias más ajustadas junto con un mejor acabado superficial y una reducción de las marcas de mecanizado. En cuanto a las industrias en las que requisitos como las geometrías precisas son críticos -la aeroespacial y la de dispositivos médicos-, los 5 ejes son la cúspide de la perfección en el mecanizado.

Aumento de la productividad y reducción de costes

Además de una mayor precisión, la tecnología CNC de 5 ejes ofrece importantes ganancias en eficiencia de fabricación y ahorro de costes respecto a la tecnología convencional de 3 ejes.

Con menos configuraciones necesarias por pieza gracias a los ejes rotativos, los 5 ejes acortan los tiempos de mecanizado. Esto se traduce directamente en un aumento del rendimiento y la capacidad. Los operarios pasan menos tiempo reajustando las piezas, lo que también mejora la eficacia de la mano de obra.

La reducción de los reglajes también minimiza el potencial de error humano y garantiza una mayor repetibilidad pasada tras pasada. Se reduce la probabilidad de que se produzcan defectos de mecanizado, con el consiguiente ahorro en piezas desechadas y repeticiones.

Los costes del ciclo de vida se reducen gracias a una mayor vida útil de la herramienta en 5 ejes, como resultado de una mejor evacuación de la viruta en materiales duros y una reducción de los cortes interrumpidos. Los costes globales de fabricación por pieza se reducen gracias a una mayor productividad y a las mayores capacidades de tolerancia que permite la tecnología CNC de 5 ejes.

Para los fabricantes de productos de precisión que necesitan maximizar la eficacia manteniendo los más altos niveles de calidad, los 5 ejes representan una inversión crucial para seguir siendo competitivos ahora y en el futuro. Las capacidades mejoradas aportan mejoras significativas y cuantificables a la producción.

Desbloquear diseños de piezas complejas

La versatilidad del mecanizado en 5 ejes

Los ejes de rotación de Maquinaria CNC de 5 ejes ofrecen una solución versátil para los ingenieros que buscan reducir el número de piezas y simplificar los diseños. Con los 5 ejes, las características interdependientes que normalmente requerirían múltiples configuraciones pueden producirse ahora secuencialmente en una sola sujeción. Esto da a los diseñadores más libertad para combinar operaciones y consolidar piezas.

Los contornos intrincados de moldes, álabes de turbinas y componentes aeroespaciales que envuelven esquinas o se mezclan suavemente entre superficies son muy adecuados para la tecnología CNC de 5 ejes. Sin las restricciones de las juntas de fijación y las posiciones de transición inherentes a los 3 ejes, se puede mecanizar de forma continua prácticamente cualquier perfil de característica inclinada o declinada.

La arquitectura abierta también hace que los 5 ejes sean una opción ágil para la fabricación de bajo volumen. Los frecuentes cambios de diseño que requerirían nuevas fijaciones y utillajes en 3 ejes suelen poder acomodarse de forma más flexible con las capacidades multitarea de 5 ejes.

Satisfacer las demandas de la fabricación avanzada

Los continuos avances tecnológicos en todas las industrias están impulsando diseños de piezas más intrincados y optimizados que nunca. La tecnología CNC de 5 ejes representa un habilitador crítico para los fabricantes que se esfuerzan por satisfacer estas demandas técnicas.

Las formas orgánicas complejas para implantes médicos, los soportes aeroespaciales con transiciones de torsión y los moldes contorneados con cavidades socavadas requieren un acceso de 5 caras durante las operaciones de mecanizado. El 5 ejes satisface esta necesidad de una verdadera capacidad de mecanizado en 5 caras.

La implantación de la tecnología CNC de 5 ejes garantiza a los fabricantes la capacidad de mecanizar diseños cada vez más sofisticados al tiempo que maximizan la eficacia, la calidad y la rentabilidad. La flexibilidad multieje admite tanto la creación de prototipos de bajo volumen como los requisitos de producción de alta precisión.

Conseguir geometrías intrincadas con capacidad multieje

Los ejes de rotación de CNC dirigido por IA desbloquean un nuevo reino de geometrías que superan los límites de la fabricación tradicional. Las formas intrincadamente esculpidas para las industrias de automoción, aeroespacial y de bienes de consumo son posibles gracias a la trayectoria continua de herramientas de 5 ejes.

Las cavidades socavadas, las transiciones retorcidas y las superficies estrechamente mezcladas que definen los diseños industriales modernos exigen la interpolación simultánea en 5 ejes que sólo estas máquinas pueden proporcionar. Las formas orgánicas complejas y las estructuras ligeras optimizadas son posibles gracias a la tecnología CNC de 5 ejes.

Aplicaciones generalizadas en todos los sectores

Aprovechamiento del mecanizado en 5 ejes en componentes aeroespaciales

Los diseños de piezas aeronáuticas se esfuerzan continuamente por mejorar la eficiencia mediante geometrías avanzadas. Los álabes de los ventiladores, los álabes de los compresores y los componentes del fuselaje suelen tener perfiles contorneados que envuelven curvas complejas. La maquinaria CNC de 5 ejes permite mecanizar con precisión estos intrincados diseños a partir de tochos macizos en configuraciones únicas.

Los principales fabricantes del sector aeroespacial confían en la tecnología de 5 ejes para la producción de bajo volumen de componentes de motores, así como de secciones de alas y fuselajes. El mecanizado de líneas de molde exteriores y cavidades interiores completas en una sola operación agiliza la producción. Los 5 ejes ofrecen la precisión necesaria para mantener las exigentes tolerancias aeroespaciales.

Los dispositivos médicos se benefician del mecanizado de precisión en 5 ejes

Los implantes ortopédicos y cardiovasculares tienen largos perfiles que serpentean a través de la anatomía humana. El acceso a la herramienta desde múltiples ángulos es crucial en el mecanizado de estas geometrías curvas de implantes. La tecnología CNC de 5 ejes permite realizar los cortes necesarios para detalles intrincados hasta niveles de micras.

Desde vástagos ortopédicos hasta endoprótesis, la multitarea en 5 ejes acorta los ciclos de producción de implantes médicos complejos en relación con el ensamblaje de piezas. La alta calidad de la superficie ayuda a evitar la contaminación. El control dimensional constante respalda las estrictas directrices de la FDA.

La industria del automóvil adopta la producción de piezas complejas

A medida que los automóviles adoptan materiales ligeros más sofisticados y diseños más intrincados, el mecanizado en 5 ejes de aluminio y materiales compuestos se hace cada vez más común. Los componentes del motor, como las culatas, integran ahora conductos de aceite y contornos complejos.

La producción multieje permite que los nodos de fundición a presión y las cajas de transmisión de magnesio endurecido que antes se unían a partir de soldaduras puedan mecanizarse ahora como piezas unitarias. Los intrincados capós y paneles de carrocería también están al alcance de la capacidad de fabricación con tecnología CNC de 5 ejes.

Elegir la máquina de 5 ejes adecuada

Considerar las configuraciones de las máquinas

Hay varios factores clave a tener en cuenta a la hora de seleccionar una máquina de 5 ejes:

• Espacio de trabajo - Tamaño de la mesa y capacidad máxima de tamaño/peso de las piezas. Asegúrese de que puede manejar las piezas de trabajo previstas.
• Sistema de utillaje - Los cambiadores de herramientas automatizados ahorran tiempo frente al utillaje manual. El utillaje de banda aumenta el rendimiento.
• Tecnología de husillos - Husillos de gran potencia para materiales resistentes. Los refrigerados por agua gestionan bien el calor.
• Configuración de ejes giratorios - La más común es la mesa con muñón (eje B) más el cabezal (eje A). Otras opciones tienen contrapartidas.
• Rigidez - La construcción rígida de la máquina es fundamental para la precisión a altas velocidades/avances.
• Opciones de automatización - Las células automáticas de carga y descarga integran la máquina en los flujos de producción.

Selección de controles y funciones adicionales

El sistema de control es clave para desbloquear usos de las máquinas CNC capacidades. Busque:

• Contorneado simultáneo en 5 ejes para superficies complejas
• Amplia programación/simulación de la trayectoria de la herramienta antes del mecanizado
• Integración con software CAD/CAM
• Software de automatización para el funcionamiento sin luz

Los complementos como los sistemas de sonda, los accesorios giratorios y los alimentadores de barra aumentan la flexibilidad.

Evaluar los costes frente a las capacidades

La tecnología CNC de 5 ejes de mayor capacidad implica una mayor inversión, pero ofrece ventajas de rendimiento:

• Mecanizado más rápido de piezas difíciles gracias al acceso simultáneo por 5 caras
• Mayor libertad de diseño gracias a las sendas de 5 ejes
• Ahorro de costes en herramientas/fijaciones gracias a las operaciones multisuperficie consolidadas
• Aumento de la productividad gracias al corte simultáneo en 5 ejes y a las funciones automatizadas

La propuesta de valor consiste en maximizar el rendimiento de los trabajos complejos al tiempo que se consigue la precisión y la calidad superficial que exige la industria.

Considere las necesidades de producción tanto en la actualidad como en el futuro crecimiento del negocio para asegurarse de seleccionar una máquina de 5 ejes capaz de satisfacer las demandas a largo plazo. Una inversión inicial por adelantado puede pagar dividendos continuos.

Mantener un rendimiento óptimo de la máquina de 5 ejes

Establecer prácticas rutinarias de mantenimiento

Para maximizar el tiempo de funcionamiento y la productividad de una tecnología CNC de 5 ejes, es imprescindible un mantenimiento diligente. Desarrolle programas para:

• Engrasar semanalmente los raíles lineales, cables y juntas para minimizar el desgaste
• Limpieza/vacío diario de las virutas metálicas que puedan causar defectos
• Cambiar el líquido refrigerante mensualmente para mantener lubricadas las superficies de corte
• Inspeccionar/sustituir anualmente los componentes desgastados, como los husillos a bolas.
• Realización de revisiones generales semestrales de armarios eléctricos, motores, etc.

Asóciese con un proveedor de servicios de máquinas herramienta familiarizado con el equipo.

Garantizar la precisión mediante un calibrado regular

El calibrado verifica que la precisión se mantiene durante el ciclo de vida de la máquina:

• La calibración láser comprueba trimestralmente la posición del eje lineal en busca de desviaciones
• Pruebe las rotaciones de los ejes A/B semestralmente utilizando una mesa giratoria
• Sondee anualmente diversas sujeciones y superficies para comprobar el cumplimiento de la precisión

Utilice equipos de calibración certificados y técnicos de calibración cualificados.

Mantener actualizados el software y los componentes

Para un rendimiento óptimo:

• Instale todas las actualizaciones de hardware/software recomendadas por el fabricante
• Sustituya los consumibles como las luces de la máquina, las pantallas de forma proactiva
• Mantenga el postprocesador actualizado con las últimas versiones del sistema CAM
• Mantener los contratos de asistencia para controladores y componentes críticos
• Almacene las piezas de repuesto recomendadas para sustituirlas rápidamente en caso necesario.

Con un mantenimiento proactivo, la fiabilidad y la precisión de la tecnología CNC de 5 ejes pueden mantenerse para alcanzar las máximas capacidades de fabricación durante décadas de uso.

El futuro del mecanizado CNC de 5 ejes

Evolucionando con las tecnologías facilitadoras

El CNC de 5 ejes sigue acelerándose a medida que surgen nuevas tecnologías:

• La IA integrada optimiza las trayectorias de las herramientas y reduce los reglajes al reconocer las características
• La realidad aumentada ayuda a los operarios, mejora la formación y la asistencia a distancia
• La medición automatizada de herramientas garantiza la precisión antes de las operaciones críticas
• La fabricación aditiva puede imprimir plantillas blandas para el mecanizado en 5 ejes de pasajes de refrigerante complejos
• La conectividad de la Industria 4.0 permite el mantenimiento predictivo mediante la supervisión de los sensores

Como crece la potencia informática, se amplía el potencial de automatización de procesos y control de calidad en tiempo real.

Abordar la sostenibilidad a través de la innovación

Se da prioridad a las iniciativas ecológicas:

• Las transmisiones regenerativas capturan la energía de frenado, reduciendo el uso de energía
• Los colectores de neblina de refrigerante reducen el consumo de líquido en más de 95%
• Los conceptos de husillo híbrido/eléctrico reducen la huella de la máquina
• Nuevos materiales como la fibra de carbono exigen nuevos métodos de mecanizado
• El eje único de 5 mordazas reduce las configuraciones/defectos, disminuyendo las tasas de desechos

Los avances sostenibles se extienden a las herramientas de corte, los procesos de mecanizado y mucho más.

Seguir siendo una piedra angular de la excelencia en la fabricación

La tecnología multieje seguirá diferenciando a los mejores productores:

• Las industrias aeroespacial, médica y otras industrias de precisión confían en los 5 ejes para obtener calidad
• Moldes complejos, troqueles y piezas ligeras de automoción impulsan la adopción del 5 ejes
• La producción de bajo volumen se beneficia de la producción flexible en 5 ejes
• En todas las industrias, la optimización de los diseños impulsa una mayor implantación de los 5 ejes

A medida que evolucionan las geometrías de las piezas, la tecnología CNC de 5 ejes permitirá a los fabricantes realizar incluso los conceptos más intrincados. Combinada con la transformación digital, mantiene la competitividad global de las fábricas.

Conlusión

En conclusión, la tecnología CNC de 5 ejes ha revolucionado verdaderamente la fabricación al desbloquear una amplia gama de diseños y geometrías de piezas complejas. Las capacidades mejoradas para la producción están impulsando la implantación generalizada de la tecnología de 5 ejes en industrias tan diversas como aeroespacial, automoción, productos sanitarios y mucho más.

Al proporcionar la capacidad de mecanizar contornos en todas las direcciones simultáneamente, la maquinaria de 5 ejes ofrece una precisión sin igual, una reducción de las configuraciones, una fijación simplificada y unos acabados superficiales óptimos. Estas ventajas se traducen directamente en una mayor productividad y menores costes por pieza. A medida que las tecnologías de capacitación siguen avanzando, el potencial de evolución de las técnicas de fabricación en 5 ejes sigue siendo enorme.

La adopción de centros de tecnología CNC de 5 ejes y maquinaria multitarea ha establecido un nuevo estándar de excelencia en la producción a nivel mundial. Aquellos que buscan capacidades punteras, la máxima flexibilidad de diseño y una verdadera automatización sin luces están adoptando soluciones multieje. Con la sofisticación de los diseños de piezas destinada sólo a aumentar, el mecanizado de 5 ejes seguirá siendo un proceso de piedra angular que sustenta la fabricación de clase mundial mucho en el futuro.

Preguntas frecuentes

P: ¿Qué materiales pueden cortar las máquinas de 5 ejes?

A: Prácticamente cualquier aleación metálica, compuesto o plástico puede mecanizarse con la tecnología CNC de 5 ejes en función de la potencia y la rigidez de la máquina concreta. Los materiales más comunes son el aluminio, el titanio, el inconel, el carburo y los aceros endurecidos.

P: ¿Cuánto más cuesta una máquina de 5 ejes que una de 3 ejes?

A: Las máquinas de 5 ejes suelen costar entre 2 y 3 veces más que una máquina de 3 ejes de tamaño equivalente. Sin embargo, el aumento de las capacidades permite un mecanizado más eficiente de piezas complejas que ayuda a compensar la inversión inicial.

P: ¿Qué conocimientos de programación son necesarios para utilizar los 5 ejes?

A: El software CAM moderno hace que la tecnología CNC de 5 ejes sea muy accesible para los programadores con experiencia en 3 ejes. Para piezas complejas, puede resultar beneficiosa cierta formación adicional sobre estrategias de trayectoria de herramientas multieje.

P: ¿Qué industrias se benefician más de los 5 ejes?

A: Las industrias aeroespacial, de moldes y matrices, médica y energética son las que obtienen mayores beneficios debido al uso frecuente de diseños de contornos complejos y a las estrechas tolerancias requeridas.