Mecanizado en 3 ó 4 ejes¿Cuál es mejor para usted?
La aplicación eficaz del mecanizado CNC requiere un conocimiento profundo del fresado en 3 y 4 ejes.
Cada vez es más importante conocer las distintas capacidades de una máquina CNC para producir piezas rentables y, al mismo tiempo, ofrecer una gran precisión y exactitud.
Pero, ¿cuál es la mejor para usted?
En este blog se analizarán las diferencias entre los ejes 3 y Mecanizado en 4 ejes para que pueda decidir sobre sus necesidades de piezas de producción.
¿Qué es el mecanizado en 3 ejes?
Mecanizado en 3 ejes es una forma de mecanizado CNC (control numérico por ordenador) que utiliza el posicionamiento automático en tres ejes para crear piezas complejas con una precisión extremadamente alta.
En las fresadoras de 3 ejes, la herramienta de corte puede moverse en tres direcciones: ejes X, Y y Z.
La flexibilidad del mecanizado CNC de 3 ejes lo convierte en la opción ideal para producir grandes cantidades de productos acabados con la mayor rapidez posible sin sacrificar la precisión ni la calidad.
Mediante la programación de la trayectoria de la herramienta para automatizar el movimiento en estos tres ejes, se pueden cortar con precisión formas complejas, cavidades, orificios y perfiles en cualquier material en las 6 caras de una pieza a la vez, con una intervención mínima del operario durante la operación.
¿Qué es el mecanizado en 4 ejes?
El mecanizado de 4 ejes se refiere a un proceso CNC que introduce un eje rotativo (A) adicional en las operaciones tradicionales de 3 ejes.
El grado de libertad adicional en las direcciones X, Y, Z y A permite fresar piezas más complejas con características intrincadas de forma más eficaz y precisa que si sólo se realizara a lo largo de tres ejes.
En lugar de que la herramienta de corte se limite únicamente al movimiento lineal (adelante y atrás, izquierda y derecha), esta 4ª dimensión permite la eliminación de material en superficies orbitales o curvas con patrones de fresado circulares.
Además, este tipo de mecanizado multieje ofrece una mayor flexibilidad para fresar varios lados de un objeto dado a lo largo de toda su forma compuesta sin cambiar su posición o configuración, algo que los 3 ejes tradicionales no pueden hacer.
La complejidad añadida también proporciona una mayor eficacia en las operaciones de embolsado, ya que ajusta automáticamente movimientos como las posiciones de índice alrededor de los cuatro lados de una pieza, en lugar de obligar a los operarios a reposicionar las piezas de trabajo dentro de sus máquinas durante varios ciclos de forma manual.
Comparación exhaustiva de 3 ejes y 4 ejes
Conozca en profundidad las diferencias entre el mecanizado CNC de 3 ejes y el de 4 ejes explorando los distintos factores, como el número de ejes controlados, la flexibilidad de movimiento y mecanizado, los procedimientos operativos y el tiempo/precisión implicados.
Número de ejes controlados
En el mecanizado en 3 ejes, se utilizan tres ejes de movimiento para controlar la herramienta de corte: X (izquierda/derecha), Y (delante/detrás) y Z (arriba/abajo).
Por otro lado, el mecanizado de 4 ejes utiliza los mismos tres ejes primarios más un eje adicional para la rotación (eje A). Con este eje adicional, una fresadora de cuatro caras puede girar alrededor de su propio punto central, lo que permite operaciones aún más complejas y una mayor precisión.
El cuarto eje no sólo permite realizar operaciones de rotación. Se pueden fresar objetos de varias caras desde múltiples ángulos o extrusiones largas.
Flexibilidad de movimiento y mecanizado
El mecanizado CNC de 4 ejes ofrece mayor movimiento y flexibilidad en comparación con las máquinas de 3 ejes.
Con un eje giratorio adicional (A o R), permite operaciones intrincadas y precisas, permitiendo el movimiento independiente a lo largo de X, Y, Z, y el eje añadido.
Esta flexibilidad es beneficiosa para cortar varias caras simultáneamente en ángulos variables, lo que aumenta la eficacia de los ciclos de producción.
El cuarto eje también es ventajoso para la automatización industrial, ya que garantiza la coherencia en la repetibilidad de las series de producción.
El acceso a los cuatro lados con una sola configuración reduce el tiempo de preparación, lo que supone un ahorro de costes para los fabricantes, al tiempo que se mantiene una alta precisión en operaciones de fresado complejas.
Procedimientos operativos
El mecanizado en 3 ejes implica el posicionamiento manual de cada eje, mientras que las fresadoras CNC de 4 ejes mueven automáticamente las herramientas a lo largo de tres direcciones lineales y un eje A giratorio adicional.
Además, el control de 4 ejes requiere menos intervención manual, ya que los operarios sólo tienen que programar las acciones deseadas en el software sin necesidad de posicionar individualmente varios ejes.
Tiempo y precisión
Generalmente, las piezas mecanizadas con fresado CNC de 3 ejes tardan más que las mecanizadas con 4 ejes, ya que sólo se controlan activamente tres ejes durante la producción.
Esto requiere máquinas herramienta o procedimientos adicionales para producir operaciones complejas como conos o cortes en ángulo que requieren la manipulación simultánea en dos ejes no adyacentes.
Por otro lado, los 4 ejes pueden hacer esto en una sola configuración manteniendo los niveles de precisión dentro de las tolerancias gracias a los sistemas de mejora de la calidad, como los sensores que supervisan el control de velocidad, la precisión, los cambios de temperatura y las condiciones de la herramienta, incluido el desgaste y la rotura de las brocas a lo largo de todo el proceso.
¿Qué le conviene?
La elección de la técnica de mecanizado adecuada depende de factores como la forma de la pieza, las necesidades de precisión y la complejidad del diseño.
Para perfiles planos y taladrados sencillos, funciona el mecanizado en 3 ejes, mientras que el CNC de 4 ejes ofrece flexibilidad, control simultáneo de varios ejes y mayor precisión para formas complejas, como recortes angulares en componentes cilíndricos.
Considere ambos tipos en función de la idoneidad de la pieza y la rentabilidad, especialmente si existen limitaciones presupuestarias.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son las tendencias futuras en el mecanizado multieje?
La fabricación moderna favorece cada vez más las máquinas CNC multieje frente a las CNC tradicionales de 3 ejes.
El uso de sistemas de 4 ó 5 ejes, junto con herramientas de ingeniería precisas, permite la producción eficaz de piezas de geometría compleja.
Al emplear técnicas como la rotación de índice de inclinación, estas máquinas pueden manipular formas cónicas complejas que suponían un reto con la tecnología de 3 ejes.
El control simultáneo de hasta cinco ejes mejora la precisión, amplía las tolerancias de complejidad de las piezas y reduce el tiempo y los costes de producción.
¿Qué es el CNC de eje XYZ?
El sistema de control de tres ejes suele constar de los ejes X, Y y Z, que se refieren a los movimientos izquierda-derecha, arriba-abajo y adelante-atrás, respectivamente.
A medida que la máquina se desplaza por estos ejes, puede cortar materiales con mayor precisión en formas y diseños intrincados según un modelo digital o las instrucciones de un software de programación.
Además, las máquinas CNC de eje XYZ tienen un cabezal de husillo integrado que gira alrededor de cada eje lineal y permite la rotación axial para el movimiento simultáneo en las tres dimensiones si es posible.
Esto permite el control en múltiples planos en diferentes ángulos en comparación con los CNC 2D tradicionales con sólo dos controles direccionales básicos: adelante y atrás, derecha e izquierda, y arriba y abajo.
¿Cómo elegir entre el mecanizado CNC de 3 ejes y el de 4 ejes?
Elija entre mecanizado CNC de 3 y 4 ejes en función del número de ejes controlados y la flexibilidad de movimiento.
Las máquinas de 4 ejes ofrecen un eje de rotación adicional para un movimiento versátil, lo que permite realizar tareas más complejas.
Sin embargo, los procedimientos operativos son un poco más complicados debido al eje adicional, lo que requiere experiencia en tecnología CNC en comparación con los modelos estándar de 3 ejes.
Conclusión
Cuando se trata de mecanizado CNC, la elección entre 3 ejes, 4 ejes o Mecanizado en 5 ejes depende en última instancia de la geometría de la pieza y del nivel deseado de precisión y complejidad.
En general, las máquinas de 3 ejes se utilizan para piezas más sencillas, mientras que las máquinas de 4 y 5 ejes pueden producir geometrías más complejas con un mayor grado de precisión.
Para las operaciones de fabricación que necesitan cortar las seis caras de una pieza sin esfuerzo de reposicionamiento manual, el fresado de 4 ó 5 ejes puede ser preferible al fresado de 3 ejes.
Además, tienen mayor precisión y requieren menos tiempo que los 3 ejes convencionales gracias a su versatilidad en las direcciones de movimiento de la herramienta.
En última instancia, es esencial que las empresas que deseen mejorar sus capacidades de mecanizado más allá del corte básico en 3 ejes tengan en cuenta todos los factores, como la rentabilidad, antes de decidirse por la solución ideal que mejor se adapte a sus requisitos específicos.
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