Na CloudNC, dispomos de uma gama de máquinas de fresagem de 3, 4 e 5 eixos de última geração. Como projetista, ter uma noção do tipo de máquina em que a sua peça será fabricada é fundamental para otimizar o seu projeto. Ao conceber uma peça maquinada em CNC, poderá não ter pensado no tipo de máquina em que a peça será maquinada, mas a complexidade e o tipo de geometria que pode conceber serão diferentes para diferentes tipos de máquinas.
A principal diferença entre maquinagem de 3 eixos, 4 eixos e 5 eixos é a complexidade do movimento que a peça de trabalho e a ferramenta de corte podem efetuar, uma em relação à outra. Quanto mais complexo for o movimento das duas peças, mais complexa pode ser a geometria da peça final maquinada.
MAQUINAÇÃO DE 3 EIXOS
O tipo mais simples de maquinagem, em que a peça de trabalho é fixada numa única posição. O movimento do fuso está disponível nas direcções lineares X, Y e Z.
Maquinação de 3 eixos
As máquinas de 3 eixos são normalmente utilizadas para maquinação de geometria 2D e 2,5D. A maquinagem de todos os 6 lados de uma peça é possível na maquinagem de 3 eixos, mas é necessária uma nova configuração de fixação para cada lado, o que pode ser dispendioso (mais sobre isso abaixo). Para uma configuração de fixação única, apenas um lado da peça pode ser maquinado.
É necessária uma configuração única para cada lado de uma peça
Muitas formas complexas e práticas podem ser fabricadas por fresagem CNC de 3 eixos, especialmente quando nas mãos de uma instalação de maquinação CNC de classe mundial. A maquinagem de 3 eixos é mais adequada para o fabrico de perfis planos fresados, furos e orifícios roscados em linha com um eixo. São possíveis caraterísticas de corte inferior com a utilização de fresas de ranhura em T e de fresas Dovetail.
No entanto, por vezes, a caraterística projectada não pode ser fisicamente fabricada por uma máquina de 3 eixos, ou a caraterística pode ser economicamente mais viável para ser fabricada com uma máquina de 4 ou 5 eixos.
As caraterísticas que não são possíveis na fresagem de 3 eixos incluem quaisquer caraterísticas num ângulo em relação ao sistema de coordenadas X-Y-Z, mesmo que a própria caraterística seja plana. Existem dois tipos de caraterísticas angulares que podem ser projectadas, e compreender a distinção entre elas é importante quando se projectam peças para a fresagem CNC.
CARACTERÍSTICA ANGULAR
Trata-se de uma caraterística maquinada num ângulo em relação a um dos eixos X, Y ou Z. Por exemplo, a superfície plana fresada abaixo está a 45° em relação ao eixo X, ou seja, uma rotação do eixo A.
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Elemento fresado com um ângulo de 45° num único plano
CARACTERÍSTICA DE ÂNGULO COMPOSTO
Esta é uma caraterística maquinada num ângulo em relação a dois eixos. Por exemplo, a superfície fresada plana abaixo é maquinada num ângulo de 45° em relação ao eixo X e num ângulo de 30° em relação ao eixo Z.
As caraterísticas angulares e de ângulos compostos não podem ser maquinadas por máquinas CNC de 3 eixos.
MAQUINAÇÃO DE 4 EIXOS
Isto adiciona uma rotação em torno do eixo X, chamada eixo A. O fuso tem 3 eixos lineares de movimento (X-Y-Z), como na maquinagem de 3 eixos, mais o eixo A ocorre por rotação da peça de trabalho. Existem algumas disposições diferentes para máquinas de 4 eixos, mas normalmente são do tipo "maquinagem vertical", em que o fuso roda em torno do eixo Z. A peça de trabalho é montada no eixo X e pode rodar com a fixação no eixo A. Para uma configuração de fixação única, podem ser maquinados 4 lados da peça.
A maquinagem de 4 eixos pode ser utilizada como uma forma economicamente mais viável de maquinar peças teoricamente possíveis numa máquina de 3 eixos. Como exemplo, para uma peça que maquinámos recentemente, descobrimos que a utilização de uma máquina de 3 eixos teria exigido duas fixações únicas com um custo de £1000 e £800, respetivamente. Ao utilizar a capacidade do eixo A da maquinagem de 4 eixos, apenas foi necessário um dispositivo de fixação com um custo de £1000. Isto também eliminou a necessidade de mudança de dispositivos, reduzindo ainda mais os custos. A eliminação do risco de erro humano significou que maquinámos a peça com elevada qualidade, sem necessidade de investigações dispendiosas de Garantia de Qualidade. A eliminação da necessidade de mudar as fixações tem a vantagem adicional de permitir tolerâncias mais apertadas entre as caraterísticas de diferentes lados da peça. A perda de precisão devido à fixação e à nova configuração foi eliminada.
Perfis complexos, como lóbulos de cames, podem ser maquinados numa máquina de 4 eixos
Existem dois tipos de maquinagem CNC de 4 eixos: indexação e contínua.
A maquinagem CNC de 4 eixos indexados ocorre quando o 4º eixo (eixo A) roda enquanto a máquina não está a cortar material. Uma vez selecionada a rotação correta, é aplicado um travão e a máquina retoma o corte.
Na maquinagem contínua de 4 eixos, a máquina pode cortar material ao mesmo tempo que a rotação do eixo A, em simultâneo. Isto permite a maquinação de arcos complexos, tais como o perfil de lóbulos de cames e hélices.
A maquinagem de 4 eixos dá-nos a capacidade de maquinar caraterísticas angulares, o que de outra forma não seria possível com uma máquina de 3 eixos. Tenha em conta que a maquinagem de 4 eixos permite um único eixo de rotação por configuração de fixação, pelo que todas as caraterísticas angulares devem ser anguladas em torno dos mesmos eixos, ou devem ser colocadas fixações adicionais.
Maquinação helicoidal possível com máquinas de 4 eixos
MAQUINAÇÃO DE 5 EIXOS
Estas fresadoras CNC utilizam 2 dos 3 eixos de rotação possíveis, consoante o tipo de máquina. Uma máquina utilizará uma rotação no eixo A e no eixo C, ou uma rotação no eixo B e no eixo C. A rotação pode ser efectuada pela peça ou pelo mandril.
Existem dois tipos principais de máquinas CNC de 5 eixos: Máquinas 3+2 e máquinas de 5 eixos totalmente contínuas.
Na maquinagem de 3+2 eixos, dois eixos de rotação funcionam independentemente um do outro, o que significa que a peça de trabalho pode ser rodada para qualquer ângulo composto em relação à ferramenta de corte para obter as caraterísticas a maquinar. No entanto, não é possível a rotação de dois eixos em simultâneo com a maquinagem. A maquinagem 3+2 pode produzir formas 3D altamente complexas. A maquinagem de 5 eixos totalmente contínua pode rodar simultaneamente os dois eixos de rotação, ao mesmo tempo que a maquinagem e a ferramenta de corte se movem linearmente em coordenadas XYZ.
Maquinação de 5 eixos
A maquinagem contínua de 5 eixos pode produzir formas 3D altamente complexas, não apenas caraterísticas planas de ângulos compostos, mas também superfícies 3D curvas complexas, dando-nos a capacidade de produzir peças normalmente reservadas para processos de moldagem.
A maquinagem de 5 eixos oferece aos designers um enorme nível de flexibilidade para conceber geometrias 3D muito complexas. Compreender as possibilidades de cada tipo de maquinagem CNC é essencial na conceção de peças maquinadas CNC. Se o seu projeto necessita da utilização de um CNC de 5 eixos, aproveite-o ao máximo! Que outras caraterísticas poderiam beneficiar das capacidades da maquinagem de 5 eixos?
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