El mecanizado multieje es un proceso de fabricación que implica herramientas que se mueven en 4 o más direcciones y se utilizan para fabricar piezas de metal u otros materiales mediante el fresado del material sobrante, el corte por chorro de agua o el corte por láser . Este tipo de mecanizado se realizaba originalmente de forma mecánica en máquinas grandes y complejas. Estas máquinas operaban en 4, 5, 6 e incluso 12 ejes que se controlaban individualmente mediante palancas que descansaban sobre placas de levas. Las placas de levas ofrecían la capacidad de controlar el dispositivo de herramientas, la mesa en la que se asegura la pieza, así como también rotar la herramienta o la pieza dentro de la máquina. Debido al tamaño y la complejidad de las máquinas, llevó mucho tiempo configurarlas para la producción. [1]Una vez que se introdujo el mecanizado controlado numéricamente por computadora , proporcionó un método más rápido y eficiente para mecanizar piezas complejas.
Las herramientas CNC típicas admiten la traducción en 3 ejes; Las máquinas de varios ejes también admiten la rotación alrededor de uno o varios ejes. Las máquinas de 5 ejes se utilizan comúnmente en la industria en la que la pieza de trabajo se traslada linealmente a lo largo de tres ejes (típicamente x, y, yz) y el husillo de la herramienta es capaz de girar alrededor de 2 ejes adicionales. [2]
Ahora hay muchos sistemas de software CAM ( fabricación asistida por computadora ) disponibles para admitir el mecanizado de múltiples ejes, incluido el software que puede convertir automáticamente trayectorias de herramientas de 3 ejes en trayectorias de herramientas de 5 ejes. [3] Antes del avance de la fabricación asistida por computadora, la transferencia de información del diseño a la producción a menudo requería un trabajo manual extenso, lo que generaba errores y resultaba en una pérdida de tiempo y material.
Hay tres componentes principales en las máquinas multieje:
- Las capacidades físicas de la máquina, es decir, par, velocidad del husillo, orientación / operación del eje.
- El sistema de accionamiento CNC, los componentes que mueven la máquina. Esto incluye servomotores, sistemas de desplazamiento rápido, husillos de bolas y cómo se monitorea el posicionamiento.
- El controlador CNC, así es como los datos se transfieren / almacenan dentro de la máquina, y los datos de entrada se procesan y ejecutan. [4]
Las máquinas multiejes ofrecen varias mejoras sobre otras herramientas CNC, a costa de una mayor complejidad y precio de la máquina:
- La cantidad de trabajo humano se reduce, si de lo contrario la pieza tuviera que girarse manualmente durante el mecanizado.
- Se puede obtener un mejor acabado superficial moviendo la herramienta tangencialmente sobre la superficie (en lugar de mover la pieza de trabajo alrededor del eje).
- Se pueden fabricar piezas más complejas, en particular piezas con orificios curvos.
- Mayor vida útil de la herramienta debido a la capacidad de lograr ángulos óptimos entre la herramienta y la superficie de mecanizado.
- Piezas de mayor calidad. Lo que antes requería múltiples configuraciones ahora se puede ejecutar en solo unas pocas, si no una, reduciendo los pasos y disminuyendo la posibilidad de error.
El número de ejes para las máquinas multieje varía de 4 a 9. [5] Cada eje de movimiento se implementa moviendo la mesa (en la que está fijada la pieza de trabajo) o moviendo la herramienta. La configuración real de los ejes varía, por lo que las máquinas con el mismo número de ejes pueden diferir en los movimientos que se pueden realizar.
Aplicaciones
Las máquinas CNC de ejes múltiples se utilizan en muchas industrias, entre las que se incluyen:
- Industria automotriz : las máquinas CNC de múltiples ejes crean carcasas de motor y llantas. y faros. [6]
- Industria del mueble : los tornos CNC producen en masa patas de mesa de madera, así como la mayoría de los demás componentes. [7]
- Industria médica : las máquinas CNC de ejes múltiples crean prótesis de cadera, implantes dentales y prótesis a medida. [8]
El mecanizado de múltiples ejes también se usa comúnmente para la creación rápida de prototipos, ya que puede crear modelos fuertes y de alta calidad de metal, plástico y madera, sin dejar de ser fácilmente programable. [9]
Comparación de diferentes máquinas de ejes múltiples [10] [11] [12] [13] | ||||
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Nombre | # de ejes giratorios en la cabeza | # de ejes giratorios en la mesa | Ventajas sobre otras máquinas multiejes | Diagrama |
Torno CNC | 0 | 1 eje X giratorio |
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Cabezal de husillo pivotante y mesa giratoria | 1 eje X giratorio | 1 eje Y giratorio |
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Mesa giratoria doble | 0 | 1 eje X giratorio 1 eje Y giratorio |
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Cabezal de husillo de doble pivote | 1 eje Y giratorio 1 eje Z giratorio | 0 |
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Mesa giratoria y muñón de mesa | 0 | 1 eje Z giratorio 1 eje giratorio de 45 ° entre ejes X e Y |
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Software de fabricación asistida por computadora (CAM)
El software CAM automatiza el proceso de conversión de modelos 3D en trayectorias de herramientas, la ruta que toma la máquina multieje para fresar una pieza (Fig. 1). Este software tiene en cuenta los diferentes parámetros del cabezal de la herramienta (en el caso de un enrutador CNC , este sería el tamaño de la broca), las dimensiones de la pieza en bruto y las limitaciones que pueda tener la máquina. Las trayectorias de herramientas para múltiples pasadas se pueden generar para producir un mayor nivel de detalle en las piezas. Las primeras pasadas eliminan grandes cantidades de material, mientras que la pasada final, la más importante, crea el acabado de la superficie . [14] En el caso del torno CNC, el software CAM optimizará la trayectoria de la herramienta para que el eje central de la pieza se alinee con el rotativo del torno. [15] Una vez que se han generado las trayectorias de la herramienta, el software CAM las convertirá en código G , permitiendo que la máquina CNC comience a fresar. [dieciséis]
El software CAM es actualmente el factor limitante en las capacidades de una máquina multieje con un desarrollo continuo. Los avances recientes en este espacio incluyen:
- Optimización de topología, un algoritmo que refina los modelos 3D para que sean más eficientes y rentables en máquinas CNC. [17]
- Reconocimiento automatizado de las características del modelo 3D, que puede simplificar la generación de la trayectoria de la herramienta al identificar las instrucciones que debe seguir la máquina a partir de las características del modelo 3D. [18]
Ver también
Referencias
- ^ Apro, Karlo (2009). Secretos del mecanizado de 5 ejes . Prensa industrial. ISBN 9780831133757. OCLC 1008856747 .[ página necesaria ]
- ^ "¿Cuáles son las principales aplicaciones del mecanizado CNC de 5 ejes? - Kentin Engineering Australia" . Kentin Engineering Australia . 2016-05-05 . Consultado el 17 de noviembre de 2018 .
- ^ MCADCafé. WorkNC 5-Axis y Auto 5 de Sescoi: una ventaja competitiva en ALLIO .
- ^ Saxer, M; De Beer, N; Dimitrov, DM (3 de diciembre de 2012). "Mecanizado de 5 ejes de alta velocidad para aplicaciones de utillaje" . La Revista Sudafricana de Ingeniería Industrial . 23 (3): 144-153. doi : 10,7166 / 23-3-517 . ProQuest 1269154092 .
- ^ Karlo Apro (2008). Secretos del mecanizado de 5 ejes . Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-3375-9 . [ página necesaria ]
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- ^ Manhas, Sumeet (26 de noviembre de 2019). "Maneras en que la máquina CNC se puede utilizar en el sector médico" . Bit Rebels . Consultado el 16 de noviembre de 2020 .
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- ^ "¿Qué es la máquina de torno CNC y cuál es su función?" . Hardware digno . 2017-08-09 . Consultado el 22 de octubre de 2020 .
- ^ "Todo lo que necesita saber sobre el mecanizado CNC de 5 ejes" . www.waykenrm.com . Consultado el 25 de octubre de 2020 .
- ^ "Configuraciones de la máquina" . ¿Qué es el mecanizado y programación CNC de 5 ejes ? Consultado el 15 de noviembre de 2020 .
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