El mecanitzat CNC de cinc eixos porta la fabricació multieix a noves alçades, ja que els cinc eixos de la màquina es mouen conjuntament mentre es produeix el tall. El que fa tan especial aquest sistema és que l'eina de tall roman correctament alineada respecte a qualsevol peça sobre la qual treballa, fins i tot quan segueix formes realment complexes. El sistema funciona combinant tres moviments lineals (X, Y, Z) amb dos moviments de rotació, normalment anomenats A i C o de vegades B i C. Per als tallers que fabriquen peces amb moltes corbes i angles, això significa que poden crear components extremadament detallats sense haver d'aturar-se i ajustar manualment les posicions. El resultat? Una precisió general millor i uns temps de producció més ràpids en comparació amb mètodes antics.
Conseguir un mecanitzat veritable de 5 eixos correcte depèn molt de com la màquina gestiona els recorreguts d'eina i si disposa de les capacitats adequades de RTCP o punt central de l'eina rotatori. Quan el RTCP funciona correctament, el que succeeix és realment impressionant. El controlador CNC ajusta constantment qualsevol desplaçament en la posició real de l'eina mentre les parts giratòries es mouen. Això manté tot alineat perquè la punta romanca exactament on ha de ser, fins i tot quan tota la màquina està en angles estranys. Sense aquest tipus de correcció en temps real, veuríem tot tipus d'errors de posicionament durant talls complicats. I reconeguem-ho, ningú vol resultats incoherents del seu equipament costós. Quan els cinc eixos treballen junts harmoniosament sense problemes, les eines segueixen recorreguts que flueixen naturalment a través dels materials. Això significa angles millors per al tall de superfícies i, en última instància, produeix peces amb detalls molt més fins i toleràncies més ajustades del que podrien assolir els mètodes antics.
Tot i que tant el mecanitzat real de 5 eixos com el de 3+2 eixos impliquen cinc eixos, hi ha algunes diferències força importants entre ells. Amb el mecanitzat de 3+2 eixos, anomenat de vegades mecanitzat posicional de 5 eixos, el que passa és que la màquina posiciona la peça utilitzant primer els dos eixos de rotació, i després els bloqueja mentre realitza un tallat regular en 3D. L'inconvenient aquí és que, un cop bloquejats, l'eina no pot canviar realment l'angle durant el tall, de manera que formes complexes solen necessitar diverses configuracions diferents. Això provoca aquelles marques molestes en forma d'esglaó a les superfícies i, en general, una qualitat inferior del acabat. D'altra banda, el mecanitzat simultani real de 5 eixos manté tots cinc eixos movent-se junts durant tot el procés. Aquest moviment continu permet trajectòries d'eina suaus sense interrupcions, una millor precisió de forma i acabats superficials molt més nets. Aquestes avantatges el fan especialment valuós en indústries com la fabricació aeroespacial, la producció de dispositius mèdics i la fabricació de motlles, on la precisió és fonamental.
Quan es treballa amb mecanitzat simultani de 5 eixos, tant els eixos lineals (X, Y, Z) com els rotatius (A, C) han d'estar perfectament sincronitzats mitjançant un control cinemàtic en temps real. El que passa aquí és realment impressionant: la màquina manté l'eina de tall en l'angle exacte respecte a la peça que està modelant, cosa que permet obtenir contorns 3D complexos sense cap interstici ni errors. Els sistemes CNC moderns fan bàsicament tots els càlculs necessaris per saber on s'ha de moure l'eina següent mentre ja està en moviment. Aquest nivell de precisió permet als fabricants crear elements com ales d'avió amb les seves corbes suaus, implants mèdics que encaixen exactament segons el disseny o fins i tot escultures artístiques que d'altra manera trigarien setmanes a completar-se. La diferència respecte a tècniques antigues? Menys material desperdiciat i moltes menys hores invertides a corregir errors posteriorment.
La indústria aeroespacial ha recorregut al mecanitzat real de 5 eixos simultanis com a canviador de joc per fabricar paletes de turbines. Un important fabricant va canviar recentment al moviment continu de 5 eixos en la fabricació de paletes de compressors que presenten aquelles formes aerodinàmiques complexes i necessiten toleràncies extremadament ajustades. Amb una coordinació en temps real entre els eixos, el tall pot produir-se sense interrupcions a tota la superfície de la pala sense haver de parar ni reposicionar les eines. Els resultats ho diuen tot: els temps de producció van caure aproximadament un 60% en comparació amb mètodes antics, i van assolir acabats superficials fins a Ra 0,4 micròmetres, cosa que compleix fins i tot les especificacions aerodinàmiques més exigents. Això supera clarament les tècniques tradicionals d'indexatge 3+2 tant en eficiència com en qualitat.
La recerca sobre processos d'usinatge mostra que l'usinatge real simultani de 5 eixos pot augmentar la precisió de la trajectòria superficial en un 40 per cent aproximadament respecte a les tècniques tradicionals de 3 més 2 eixos. La raó d'aquesta millora rau en el moviment constant de les eines, que manté una pressió de tall uniforme durant tot el procés. Quan les màquines s'aturen i reinicien després de canvis de posició, tendeixen a deixar petits graons i defectes que no apareixen en el funcionament continu. Per a peces que necessiten excel·lents característiques de dinàmica de fluids o flux d'aire, aquestes petites diferències són rellevants, ja que qualsevol cosa menys perfecta pot afectar significativament el rendiment general.
Quan es treballa en peces complexes amb màquines tradicionals de 3 eixos, normalment calen diversos muntatges diferents durant el procés. Cada vegada que canvien els fixadors i alineen manualment tot, augmenta la possibilitat que alguna cosa falli. Aquí és on destaca realment el fresat CNC de 5 eixos. Aquestes màquines poden completar tot el treball d'una sola tirada gràcies als eixos addicionals de rotació. Ara les eines de tall poden accedir a zones complicades com sota-talls, butxaques profundes i superfícies amb angles estranys sense haver de treure la peça de la màquina. Això redueix tots aquells petits errors que s'acumulen en múltiples muntatges i assegura que totes les peces surtin sempre igual. Per a empreses que fabriquen components d'aviació o instruments quirúrgics, aquesta diferència és molt important, ja que els seus productes exigeixen alhora una complexitat extrema i una precisió absoluta des del principi fins al final.
Quan una màquina realitza moviments de 5 eixos al mateix temps, redueix aquells minuts perduts entre operacions. No cal aturar-se i reposicionar les peces tan sovint, es requereixen menys canvis d'eines i hi ha menys temps d'inactivitat en general. La màquina manté l'eina de tall en la posició adequada durant l'operació, el que significa velocitats d'avanç més ràpides i una millor evacuació de la ferritja de la peça treballada. Les eines curtes, però prou rígides, funcionen molt bé en certs angles, reduint les vibracions que desgasten ràpidament les eines. Totes aquestes característiques juntes permeten una producció més ràpida sense sacrificar la precisió dimensional ni la qualitat del acabat del producte final. Tallers que han fet aquest canvi informen de millores notables en els seus nivells de producció.
Pel que fa a la mecanització simultània de 5 eixos, el principal avantatge és una millor precisió dimensional perquè la màquina ajusta constantment on apunta l'eina de tall en relació amb el que s'està treballant. El sistema continua fent aquests ajustos mentre avança, cosa que ajuda a reduir la flexió de l'eina fora del seu recorregut i assegura que cada passada extregui aproximadament la mateixa quantitat de material cada vegada. Les configuracions modernes de control numèric per ordinador (CNC) porten aquest aspecte un pas més enllà. De fet, compensen factors com els canvis tèrmics a la màquina i les variacions entre diferents lots de materials mentre el procés està en marxa. Això vol dir que els fabricants obtenen resultats uniformement bons fins i tot quan treballen en projectes grans o peces complexes que normalment serien difícils de produir amb precisió.
Quan l'eina roman activa en angles constants durant el mecanitzat de 5 eixos, crea acabats superficials molt suaus que sovint eliminen la necessitat de passos addicionals de polit. La distribució uniforme de les forces de tall redueix aquelles molestes vibracions i els problemes de trepidació, cosa que permet als mecanògrafs aconseguir resultats de qualitat mirall fins i tot en formes lliures complexes. Un altre avantatge d’aquesta configuració estable de tall és una vida útil més llarga de l’eina, ja que el desgast es distribueix de manera més uniforme al llarg de la vora de tall. Això és molt important per a les eines costoses de carbure i recobertes de diamant de les quals els fabricants depenen per als seus treballs més precisos. El fet que els tallers estalvin diners en el reemplaçament d’eines mentre obtenen una millor qualitat de les peces és quelcom que molts tallers comenten quan parlen de tècniques modernes de mecanitzat.
Quan es treballen formes i peces complexes, el programari avançat de CAM (fabricació assistida per ordinador) esdevé essencial per configurar aquelles trajectòries complicades de 5 eixos. La codificació manual simplement no està preparada per gestionar totes les parts mòbils implicades en operacions multieix. La bona notícia és que aquests sistemes moderns poden realment traçar rutes que eviten col·lisions i treballen fins i tot amb les geometries més complexes. I segons informen moltes tallers, el temps de programació es redueix aproximadament un 40 % quan s'utilitzen aquestes eines. El que els fa tan valuoses és com es connecten directament als models CAD. Aquesta connexió significa que les visions originals dels dissenyadors es tradueixen amb precisió en instruccions per a la màquina, fent que tot el procés, des del croquis fins al producte acabat, sigui molt més fluid del que permetien els mètodes tradicionals.
Quan tots cinc els eixos es mouen alhora, hi ha una probabilitat molt més elevada que el portaeines xocarà amb la peça o s'enganxarà als fixadors. Per això, el programari CAM d'avui inclou funcions com simulacions en temps real i avisos de col·lisió directament al sistema. Els programadors poden veure exactament com es mou tota la màquina en l'espai abans d'executar res realment. Detecten possibles problemes aviat i ajusten els recorreguts de l'eina en conseqüència. Què significa això pràcticament? Es produeixen menys col·lisions costoses de la màquina perquè ningú queda sorprès per punts de contacte inesperats. Els tallers estalvien diners en materials malgastats per execucions de prova fallides també. A més, els treballadors romanen més segurs al voltant de l'equipament i les peces tenen una qualitat millor, ja que tot segueix moviments planificats en lloc de col·lisions aleatòries.
L'última onada en programació CNC de 5 eixos implica la integració de la intel·ligència artificial en el programari CAM. Aquests sistemes analitzen dades anteriors de mecanitzat, com reaccionen diferents materials durant el tall i fins i tot com es desgasten les eines amb el temps per ajustar automàticament els paràmetres. El més interessant és que la IA pot detectar problemes abans que succeeixin, ajustar les velocitats d'avance sobre la marxa i modificar els recorreguts de les eines per aprofitar al màxim cada tall, sovint requerint només uns quants clics dels operadors. Les empreses que adopten aquestes solucions amb IA informen de muntatges més ràpids, menys desperdici de material i peces que surten correctes de forma consistent des del primer intent. Per als fabricants que treballen amb geometries complexes i toleràncies estretes, això representa un canvi radical en la manera d'abordar el mecanitzat de precisió avui en dia.
EN
