Usinagem CNC de 4 eixos: capacidades, aplicações e quando você precisar

Usinagem CNC de 4 eixos: o que faz, como funciona e quando bate 3 eixos ou 5 eixos

Especificações rápidas de usinagem CNC de 4 eixos rapidamente

Um moinho simples de 3 eixos é ótimo para usinagem de peças planas, mas quando seu produto requer recursos localizados em vários lados, perfuração angular ou roteamento ao longo de um caminho helicoidal os acessórios começam a empilhar, os tempos de ciclo disparam e as pilhas de tolerância crescem com cada viseswap A usinagem CNC de 4 eixos adiciona um eixo rotativo adicional (conhecido como eixo A) aos três eixos lineares padrão, e esse único eixo de rotação fornece acesso a quatro lados da peça de trabalho sem redefinir continuamente o acessório, permitindo tolerâncias apertadas em peças complexas O benefício: menos configurações, pilhas de tolerância aprimoradas entre os recursos e peças saindo pela porta mais rápido Este tutorial explica exatamente como funciona, o que pode fazer, o que não pode e quando faz mais sentido do que a usinagem de 3 ou 5 eixos.

Se seus projetos exigirem Fresagem CNC além de embolsar diretamente, continue lendo.

Como funciona a usinagem CNC 4-A Axes, movimento e configuração

Todas as fresadoras CNC têm três eixos de movimento linear que são fixados como padrão O eixo X traduz a mesa da peça de trabalho para a esquerda e para a direita, o eixo Y traduz para frente e para trás e o eixo Z traduz o fuso verticalmente Usando uma ferramenta de corte padrão neste arranjo de três eixos é possível usinar a face superior da peça com bolsos, ranhuras ou contornos.

Para usinar uma segunda face o programa precisa ser parado e a peça desencravada e girada manualmente Cada peça de trabalho é então re-fixada e re-indicada Novamente a peça deve ser colocada de volta na máquina.

Este processo cria um erro posicional dentro de seus processos de reclampeamento - normalmente 0,002 a 0,005 de mudança de datum.

Uma máquina CNC de 4 eixos adiciona um eixo rotativo adicional (o eixo A): um eixo rotacional que gira em torno da linha central do eixo X. A peça de trabalho é mantida em uma mesa rotativa ou trunion que gira a peça enquanto o fuso continua a cortar Este processo de usinagem permite que a máquina apresente diferentes lados da peça de trabalho para a ferramenta de corte sem parar.

Rotação Indexada vs. Contínua

O eixo A pode funcionar em dois modos diferentes No modo indexado, a mesa rotativa na qual está montada é indexada a um ponto em uma rotação, depois fixada mecanicamente ou acoplada Hirth para que a ferramenta de corte possa usinar como na fresagem de 3 eixos nessa orientação As posições indexadas são muito rígidas graças ao travamento, com precisão de orientação de aproximadamente 0,001 (3,6 segundos de arco).

O modo indexado é adequado para fazer furos em múltiplas faces, fresar planos e gravar círculos.

No modo contínuo (também chamado de 4 eixos simultâneos), é o eixo A que gira enquanto os outros eixos, X, Y & Z, alimentam simultaneamente Todos os quatro eixos estão interpolando em uníssono sob controle CNC A usinagem contínua é especialmente adequada para cortar rasgos de chaveta helicoidais, perfis de came e contornos enrolados nos quais a ferramenta deve seguir um caminho complexo envolvendo eixos de movimento lineares e rotativos.

A precisão da interpolação contínua é fortemente afetada pelos codificadores de circuito fechado do sistema de servo feedback 0,005 sob limites de alimentação cortados, o passo de circuito aberto pode recuar 0,01 ou mais

Este é um sistema mecânico simples Uma mesa rotativa anexa (parafusos) à superfície de trabalho existente do moinho A peça é carregada em um mandril ou pinça presa à mesa rotativa (mesa de indexação rotativa) Sua linha central do eixo A corre paralela ao eixo X da máquina Algumas máquinas CNC têm um eixo dedicado 4° incorporado na mesa de trabalho da máquina Neste caso um indexador rotativo add on seria usado Independentemente do design da mesa o controlador CNC deve ter a capacidade para máquinas interpoladas de 4 eixosA grande maioria dos controladores modernos Fanuc, Siemens e Haas tem.

Tipos de máquinas CNC de 4 eixos (índice vs contínuo)

As diferenças entre a usinagem indexada de 4 eixos e a usinagem contínua de 4 eixos são resumidas numericamente em relação ao custo, programação e peças produzidas.

O tipo mais comum de 4° eixo é uma mesa indexada, pois estas são menos onerosas e têm uma programação que é mais familiar De Haas, Tsudakoma, ou Nikken (ou equivalente) uma mesa rotativa de engrenagem helicoidal aparafusa diretamente na mesa do moinho e se conecta à porta do 4° eixo dos controladores Se suas necessidades de usinagem são meramente fazer furos em quatro faces de um coletor, fresar planos em estoque hexadecimal, ou gravar o número de série em torno de um cilindro isto é todos os 4° eixos que você vai exigir.

A usinagem contínua de 4 eixos requer uma unidade rotativa acionada por servo com feedback do codificador A interpolação contínua do eixo A simultaneamente com os eixos X, Y e Z permite caminhos suaves de ferramentas em espiral e hélice Isso marca o ponto quando usinagem multitarefa as funções começam a se sobrepor aos recursos de automação da plataforma de torneamento do moinho.

Capacidades de usinagem de 4 eixos é o que o CNC pode (e não pode) fazer

Adicionar eixo rotativo à sua máquina aumenta muito o envelope de usinagem, porém esse tipo de aplicação de usinagem não é uma cura para a usinagem de 4 eixos. Aqui está uma verdadeira avaliação sincera.

A maior economia de capacidade vem da redução de configuração Se uma caixa retangular tiver recursos em todas as quatro faces, você precisa de seis configurações (uma para cada face) em uma máquina de 3 eixos Em uma máquina de 4 eixos que se torna dois, um para a parte superior/inferior (via Z) e um para o rotativo que lida com os quatro lados Cada configuração tem um tempo de manuseio de 10-20 minutos, bem como a repetibilidade (0,002-005) associada ao re-fixamento.

4 eixos contínuos permitem que você usine qualquer peça com geometria rotativa: engrenagens sem-fim, eixos de comando, flautas espirais em fresas de topo e cames cilíndricos Se você pode descrever a geometria como uma linha (caminho da ferramenta) enrolada em torno de um cilindro, 4 eixos é provavelmente a máquina para sua parte Em nosso piso de produção, caixas de alumínio de quatro faces executam uma taxa de transferência 351TP3 T maior em configurações de 4 eixos em comparação com VMCs de três eixos com indexação manual.

3-Axis vs 4-Axis vs 5-Axis CNC (Eixo) Quando Cada Faz Sentido

Um CNC de 3 eixos tem 3 eixos, um eixo 4 e 5 eixos têm movimento rotativo ligado aos 3 eixos lineares A decisão é tomada pela geometria da peça, tolerância de montagem e orçamento-como encontrar a ferramenta certa para a parte certa Aqui estão alguns números reais:

As pessoas são surpreendidas frequentemente na relação do custo Suponha que você esteja fazendo uma carcaça de alumínio de 6 faces, com exigência da tolerância 0.003 entre características em duas faces opostas Em um eixo 3 (apenas três eixos) com uma taxa de loja de $40 pela hora, o número de ajustes em $100 por (luxagens mais a parte que segura) vem a 6, para $600 pelo custo da peça Em um eixo 4 (5 superfícies mais eixo rotacional) em $65/hr, o número de ajustes em $160 per vem a 2, para um preço da peça de $320. A usinagem de 4 eixos oferece a economia de 471TP3 T, e porque você não está reenquadrando 4 vezes você obtém uma precisão posicional final de 0.002 em todos os quatro eixos (vs.005 no eixo 3).

No entanto, se a peça não é uma caixa de face múltipla, mas um suporte plano fácil com todas as características em uma face, o eixo 3 vai fazer apenas bem Capacidade de perda na máquina de 4 eixos não é um bom negócio, e para superfícies de forma livre (ou seja, lâminas de impulsor, contornos para implantes ósseos), a capacidade completa de 5 eixos Você vai encontrar muitos catálogos de Serviços de usinagem CNC (acerte no top 5 ao pesquisar no Google) que pode ajudar a combinar parte com processo.

Há um meio termo, usinagem 3+2; uma cabeça de 5 eixos titl0ed a um ângulo específico ao cortar em três eixos Diferenças nos custos de tempo da máquina a 4 eixos são ligeiramente menos do que 5 eixos completos Quando sua parte exige apenas características em ângulos de comércio discretos, 3+2 pode ser uma opção mais econômica do que a rotação completa Existem outras operações CNC focadas, como fio EDM, e Torneamento CNC, que também pode ser mais adequado.

Indústrias e Aplicações para Usinagem CNC de 4 Eixos

Aeroespacial (35% do Mercado de 4 Eixos)

As peças aeroespaciais exigem tolerâncias apertadas em várias faces, com materiais como o alumínio Ti-6 Al-4 V, Inconel 718 e 7075-T6. suportes de montagem de motor de titânio, por exemplo, mantêm todas as tolerâncias de furo de parafuso para ±0,001″ em diferentes planos com uma operação de eixo 4. ranhuras de vedação de ponta de lâmina turbina (records) estreitas que seguem o perfil radial fazem uso de processos de eixo contínuo 4. peças de coletores de trocador de calor com caminhos de fluxo perfurados cruzados também exigem usinagem de eixo 4. A certificação AS9100 D é necessária para componentes críticos de voo Saiba mais sobre usinagem CNC aeroespacial requisitos.

Automotivo (45% do Mercado de 4 Eixos)

Automotivo é o maior consumidor de usinagem de 4 eixos Bicos injetores de combustível de alta pressão em aço inoxidável 316 L são usinados com perfuração indexada de 4 eixos e micro-brocas de metal duro a 30.000 RPM, segurando ±0.0005″ na geometria do furo de bateria EV bandejas em 6061-T6 alumínio com canais de resfriamento serpentina na parte inferior, use 4 eixos para virar as faces laterais da bandeja e da máquina e recursos de montagem nas bordas em duas operações. Outras peças clássicas de 4 eixos incluem corpos de válvulas de transmissão com passagens de óleo perfuradas cruzadas.

Dispositivos Médicos

As gaiolas espinhais de titânio (Ti-6 Al-4 V ELI) com estruturas de treliça porosa são usinadas com o corpo da gaiola e perfis de rosca produzidos em uma única configuração de 4 eixos Os componentes femorais da articulação do joelho CoCr (cobalto-cromo) requerem usinagem de superfícies condilares em diferentes planos.

Os sistemas de gestão da qualidade ISO 13485 e a conformidade com o FDA 21 CFR 820 garantem uma produção controlada Ra 0.4 O acabamento superficial de 0,8 µm em superfícies articuladas requer um contorno de 4 eixos seguido de polimento Para os menores componentes do implante (com menos de 32 mm de diâmetro), Serviços de usinagem suíços lidar com a produção.

Eletrônica e Equipamentos Industriais

Dissipadores de calor de alumínio com geometrias de aletas intrincadas são bem adequados para usinagem de 4 eixos quando as aletas laço em torno de caixas de LED circulares ou carcaças de motor Os gabinetes de telecomunicações com alguns recortes de conector de quatro lados são perfeitamente adequados para o trabalho indexado de 4 eixos. Usinagem de precisão de defesa é outra aplicação onde a usinagem de 4 eixos é uma escolha econômica com peças de guia de ondas de radar com geometria de canal multidimensional em múltiplas faces.

Os invólucros de conectores eletrônicos em uma tiragem de 5.000 a 50.000 são outro candidato perfeito para fixação de lápides.

Como escolher um parceiro de usinagem CNC de 4 eixos

Se uma oficina possui mesa rotativa, ela possui usinagem de 4 eixos?

Nem todas as lojas com mesa rotativa têm capacidade de usinagem de 4 eixos Ao comparar fornecedores, aqui está um teste simples para identificar lojas que só às vezes indexam em uma mesa rotativa de lojas que fazem produção real de vários eixos.

• Certificações: ISO 9001:2015 igualmente normas bandy-para indústrias automobilísticas-A8975D, para indústrias aeroespaciais-ASOV0OD, para equipamentos médicos-ISO 13485.
• Capacidade de tolerâncias documentadas: solicitação de dados Cpk indicando que eles são capazes de armazenar 0,001 (0,025 mm) de forma consistente; não de vez em quando.
• Pilha CAM completa: Mastercam, Fusion 360, Siemens NX ou capacidade CAM semelhante com usinagem contínua de 4 eixos
• Tipologia di materiali: Metalli (leghe d'alluminio, acciaio inossidabile, titanio, ottone, rame) e plastiche tecniche (PEEK, Delrin, Ultem).
• Revisão DFM incluída na citação: um parceiro que alerta problemas de manufaturabilidade antes da usinagem reduz o retrabalho e o tempo de ciclo
• Inspeção CMM com relatório completo: relatório da máquina de medição Coordinate com chamadas GD & T em vez de inspeções go/no-go.
• Protótipo para produção: Eles são capazes de escalar de 1 a 10 protótipos para mais de 1.000 unidades de produção no mesmo conjunto de ferramentas e acessórios?

Basta ver amostras de peças/estudos de caso que ilustram o trabalho de 4 eixos - não apenas 3 eixos em uma máquina que por acaso tem uma mesa rotativa Peça para ver as capturas de tela de simulação CAM que mostram claramente o eixo A se movendo E certifique-se de que seu sistema de qualidade cubra toda a cadeia do processo, desde a certificação de material recebido até a inspeção final do CMM.

Perguntas frequentes

O que é uma máquina CNC de 4 eixos?

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O que é uma máquina CNC de 4 eixos?

Qual é a diferença entre usinagem CNC de 4 eixos e 5 eixos?

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“4 axis” CNC refere-se a uma Fresadora com um 4o eixo de movimento controlado geralmente indicado por A. Este eixo é um controle de rotação em torno da linha central de um dos três eixos lineares (normalmente o eixo X).Este trabalho de rotação para girar o trabalho permite que um lote do trabalho seja usinado de vários lados com um cortador, sem a necessidade de reiniciar o trabalho em todos os lados.

Como funciona uma máquina CNC de 4 eixos?

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Uma máquina CNC de “4 axis” é um eixo linear combinado com um eixo rotativo Uma máquina de 5 eixos é dois eixos rotativos, com movimento alcançável de qualquer ângulo A máquina de 5 eixos permite cortar curvas complexas e de forma livre envolvidas com uma lâmina de impulsor ou implante de quadril que um equipamento de 4 eixos não pode realizar O equipamento de 5 eixos pode custar o dobro da taxa horária do equipamento de 4 eixos ($110-$220 por hora em comparação com $50-$80).

O que uma máquina CNC de 4 eixos pode fazer?

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Um eixo rotativo é anexado a uma peça de trabalho montada em uma linha central. I uma máquina é usada para girar ele trabalho um corte indexado pode ocorrer em 3 eixos por rotação, ou continuamente com os eixos movendo-se simultaneamente com a interpolação CNC A razão para o movimento é dirigida através do código G nas máquinas de controle CNC.

A usinagem CNC de 4 eixos vale o investimento?

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Uma máquina de 4 eixos é capaz de usinar em quatro lados do trabalho em uma configuração, ranhuras helicoidais e perfis de came, gravuras cilíndricas, perfuração cruzada em ângulos compostos sem fixação especial, envolvendo um programa de 2 dimensões que operam em superfícies redondas e cortando muitos furos de parafuso em muitos lados. As peças podem ser eliminadas que requerem quatro operações principais e reduzem a configuração em aproximadamente 70%.

O que é usinagem 3+2 versus 4 eixos contínuos?

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Uma máquina de 4 eixos usada para três ou mais lados é muitas vezes um benefício para o tempo de produção, o tempo de ciclo de corte pode ser 25-401TP3 T menor, e muito mais produtivo do que um conjunto de três eixos Com fixação para o trabalho principal em uma tabela de quatro eixos, cada mudança de fixação mostrou adicionar cerca de 0,002-0,005 à posição de trabalho, mesmo com o uso de uma tabela indexadora Tezputic com qualquer máquina de três eixos existente em teoria É possível que o item deve ser feito usando uma máquina de 4 o eixo, e o ROI deve ser considerado.