O mecanizado CNC de cinco eixos leva a fabricación de múltiples eixos a novas alturas, xa que os cinco eixos da máquina móvense xuntos mentres se realiza o corte. O que fai isto tan especial é que a ferramenta de corte mantense adecuadamente aliñada coa peza na que está traballando, incluso ao seguir formas moi complexas. O sistema funciona combinando tres movementos rectiliños (X, Y, Z) máis dous movementos rotativos, normalmente etiquetados como A e C ou ás veces B e C. Para talleres que fabrican pezas con moitas curvas e ángulos, isto significa que poden crear compoñentes moi detallados sen ter que deterse e axustar manualmente as posicións. O resultado? Mellor precisión xeral e tempos de produción máis rápidos en comparación cos métodos antigos.
Conseguir un verdadeiro mecanizado 5-eixos depende moito de como manexa a máquina as traxectorias das ferramentas e de se dispón ou non das capacidades RTCP ou Rotational Tool Center Point axeitadas. Cando o RTCP funciona correctamente, o que ocorre é realmente impresionante. O controlador CNC axusta constantemente os cambios na posición real da ferramenta mentres as pezas rotativas se moven. Isto mantén todo aliñado para que a punta permaneza exactamente onde debe estar, incluso cando toda a máquina está en ángulos estranhos. Sen este tipo de corrección en tempo real, veríamos todo tipo de erros de posicionamento durante cortes complexos. E admitámolo, ninguén quere resultados inconsistentes da súa equipación cara. Cando os cinco eixos traballan xuntos de forma suave sen problemas, as ferramentas seguen traxectorias que flúen de maneira natural a través dos materiais. Isto significa mellor ángulo de corte das superficies e, en última instancia, produce pezas con detalles moito máis precisos e tolerancias máis estreitas das que os métodos antigos podían acadar.
Aínda que tanto a mecanización verdadeira de 5 eixos como a de 3+2 eixos implican cinco eixos, existen algunhas diferenzas bastante significativas entre eles. Na mecanización de 3+2 eixos, ás veces chamada mecanización posicional de 5 eixos, o que ocorre é que a máquina posiciona a peza usando os dous eixos de rotación primeiro e despois bótalle ferro para facer un corte regular en 3D. O inconveniente aquí é que unha vez bloqueados, a ferramenta non pode cambiar realmente o seu ángulo durante o corte, polo que as formas complicadas normalmente requiren varias configuracións diferentes. Isto provoca esas molestas marcas en forma de paso nas superficies e, en xeral, unha calidade de acabado máis baixa. Por outra banda, a mecanización verdadeira simultánea de 5 eixos mantén os cinco eixos movéndose xuntos durante todo o proceso. Este movemento continuo permite traxectorias de ferramenta suaves sen interrupcións, mellor precisión de forma e acabados de superficie moito mellor. Estas vantaxes fainas especialmente valiosas nas industrias como a fabricación aeroespacial, a produción de dispositivos médicos e a fabricación de moldes, onde a precisión é máis importante.
Ao traballar con mecanizado simultáneo de 5 eixos, é necesario que os eixos lineais (X, Y, Z) e os rotativos (A, C) permanezcan perfectamente sincronizados a través dun control cinemático en tempo real. O que ocorre aquí é realmente impresionante: a máquina mantén a ferramenta de corte nun ángulo exacto en relación coa peza que está modelando, o que permite crear contornos 3D complexos sen ningún espazo nin erros. Os sistemas CNC modernos basicamente realizan todas as operacións matemáticas necesarias para determinar onde debe moverse a ferramenta a continuación, mentres esta xa está en movemento. Este nivel de precisión permite aos fabricantes crear elementos como ás de avión con curvas suaves, implantes médicos que se axustan exactamente como foron deseñados, ou incluso esculturas artísticas que doutro xeito levarían semanas en rematar. A diferenza respecto das técnicas antigas? Menos material desperdiciado e moitas menos horas dedicadas a corrixir erros despois de rematar o traballo.
A industria aerospacial recorreu á mecanización verdadeira en 5 eixos simultáneos como un cambio de regras para fabricar palas de turbinas. Un importante fabricante cambiou recentemente a movemento continuo en 5 eixos ao elaborar palas de compresor que presentan esas formas complicadas de perfil aerodinámico e requiren tolerancias extremadamente estreitas. Coa coordinación en tempo real entre os eixos, o corte pode realizarse sen interrupcións en toda a superficie da pala sen necesidade de detenerse e reposicionar as ferramentas en ningún momento. Os resultados fálense por si só: os tempos de produción reducíronse arredor dun 60 % en comparación cos métodos antigos, e acadouse un acabado superficial ata Ra 0,4 micróns, o que satisfai incluso as especificacións aerodinámicas máis exigentes. Isto supera con creces as técnicas tradicionais de indexado 3+2 tanto en eficiencia como en calidade dos resultados.
A investigación sobre os procesos de mecanizado amosa que o mecanizado real simultáneo de 5 eixos pode incrementar a precisión da traxectoria superficial en torno ao 40 por cento fronte ás técnicas tradicionais de 3 máis 2 eixos. A razón deste mellora reside no movemento constante das ferramentas, que mantén unha presión de corte uniforme durante todo o proceso. Cando as máquinas se deteñen e reinícanse tras cambios de posición, tenden a deixar pequenos pasos e defectos que non existen cun funcionamento continuo. Para pezas que requiren excelentes características de dinámica de fluidos ou fluxo de aire, estas pequenas diferenzas importan moito, xa que calquera cousa inferior á perfección pode afectar significativamente o rendemento xeral.
Cando se traballa en pezas complicadas usando máquinas tradicionais de 3 eixes, normalmente son necesarios varios axustes diferentes ao longo do proceso. Cada vez que cambian os elementos de fixación e alinlan manualmente todo, aumenta o risco de que algo saia mal. É aquí onde a mecanización CNC de 5 eixes realmente sobresae. Estas máquinas poden realizar todo o traballo dunha soa vez grazas aos eixes rotativos adicionais. As ferramentas de corte agora poden acadar zonas difíciles como rebaixos, bolsos profundos e superficies con ángulos estranos sen ter que sacar a peza da máquina. Isto reduce todos eses pequenos erros que se acumulan ao longo de múltiples montaxes e asegura que cada peza saia consistentemente correcta. Para empresas que fabrican pezas de avións ou instrumentos cirúrxicos, esta diferencia é moi importante, xa que os seus produtos requiren tanto complexidade extrema como precisión absoluta desde o comezo ata o final.
Cando unha máquina realiza movementos en 5 eixos ao mesmo tempo, reduce eses minutos perdidos entre operacións. Non hai necesidade de parar e reposicionar pezas tantas veces, requírense menos trocas de ferramentas e menos tempos mortos en xeral. A máquina mantén a ferramenta de corte na posición axeitada durante a operación, o que significa velocidades de avance máis rápidas e un mellor desbaste de virutas da peza traballada. Ferramentas curtas que tamén son suficientemente ríxidas funcionan moi ben en certos ángulos, reducindo as vibracións que desgastan rapidamente as ferramentas. Tódolos estes factores xuntos supoñen producións máis rápidas sen sacrificar medidas de precisión nin a calidade do acabado do produto final. Talleres que fixeron esta transición informan de melloras evidentes nos seus números de produción.
Cando se trata de mecanizado simultáneo de 5 eixos, o beneficio principal é unha mellor precisión dimensional porque a máquina axusta constantemente onde apunta a ferramenta de corte en relación co que se está traballando. O sistema segue facendo estes axustes segundo avanza, o que axuda a reducir cando a ferramenta se dobra fóra da súa traxectoria e asegura que cada corte retire aproximadamente a mesma cantidade de material cada vez. As configuracións modernas de control numérico por computador (CNC) levan isto un paso adiante tamén. Compensan realmente cousas como cambios térmicos na máquina e variacións entre diferentes lotes de materiais mentres se realiza o traballo. Isto significa que os fabricantes obtén resultados consistentemente bos incluso cando traballan en proxectos grandes ou pezas complicadas que normalmente serían difíciles de producir con precisión.
Cando a ferramenta permanece en contacto en ángulos consistentes durante o mecanizado 5-eixos, xera acabados superficiais moi suaves que a miúdo eliminan a necesidade de pasos adicionais de pulido. A distribución uniforme das forzas de corte reduce esas molestas vibracións e problemas de trepidación, o que permite aos mecanicistas obter resultados de calidade espeello incluso en formas complexas e libres. Outra vantaxe deste axuste estable de corte é unha maior duración da ferramenta, xa que o desgaste repártese de forma máis uniforme ao longo do filo de corte. Isto é moi importante para ferramentas de carburo e recubertas de diamante, costosas, das que os fabricantes dependen para os seus traballos máis precisos. As oficinas aforran diñeiro no reemplazo de ferramentas mentres melloran a calidade das pezas, algo que moitas oficinas comentan cando falan das técnicas modernas de mecanizado.
Ao traballar con formas e pezas complexas, o software avanzado de CAM (Fabricación Axudada por Computador) convértese en esencial para configurar as complicadas traxectorias de ferramentas de 5 eixos. A codificación manual simplemente non está preparada para xestionar todas as partes móviles implicadas nas operacións multieixo. A boa noticia é que estes sistemas modernos poden realmente trazar rutas que evitan colisións e funcionan incluso nas xeometrías máis complicadas. E segundo informan moitos talleres, o tempo de programación redúcese aproximadamente un 40 % cando se usan estas ferramentas. O que os fai tan valiosos é a forma en que se conectan directamente aos modelos CAD. Esta conexión significa que as ideas orixinais dos deseñadores se traducen con precisión en instrucións para a máquina, facendo que todo o proceso, desde o bosquexo ata o produto final, sexa moito máis fluído do que permitían os métodos tradicionais.
Cando os cinco eixos se moven ao mesmo tempo, é moito máis probable que o porta-ferramentas choque coa peza ou se engate nas ferramentas. Por iso, o software CAM actual inclúe funcións como simulacións en tempo real e avisos de colisión directamente no sistema. Os programadores poden ver exactamente como se move toda a máquina no espazo antes de executar nada en condicións reais. Detectan posibles problemas cedo e axustan as traxectorias da ferramenta en consecuencia. Que significa isto na práctica? Prodúcese un número menor de colisións costosas das máquinas porque ninguén se sorprende por puntos de contacto inesperados. Os talleres aforran diñeiro en materiais desperdiciados por probas fallidas tamén. Ademais, os traballadores están máis seguros ao redor dos equipos e as pezas teñen unha mellor calidade, xa que todo segue movementos planificados en vez de colisións aleatorias.
A última onda na programación CNC de 5 eixos consiste en integrar intelixencia artificial no software CAM. Estes sistemas analizan datos históricos de mecanizado, a forma en que diferentes materiais reaccionan durante o corte e incluso o desgaste das ferramentas ao longo do tempo para axustar automaticamente os parámetros. O máis interesante é que a IA pode detectar problemas antes de que ocorran, axustar as velocidades de avance sobre a marcha e modificar as traxectorias das ferramentas para obter o máximo rendemento en cada corte, frecuentemente coa simple pulsación dun par de botóns por parte dos operarios. Talleres que adoptan estas solucións de IA informan de configuracións de máquinas máis rápidas, menos desperdicio de material e pezas que saen correctas de forma consistente desde a primeira vez. Para os fabricantes que traballan con xeometrías complexas e tolerancias estreitas, isto supón un cambio revolucionario no enfoque da mecanización de precisión hoxe en día.
EN
