Mecanizado CNC de 5 ejes: Definición, proceso y tipos | JS Precision

Las formas de los productos actuales se han vuelto cada vez más complejas en la búsqueda moderna de la ingeniería por alcanzar el máximo rendimiento: desde álabes de turbina con una superficie perfectamente aerodinámica, hasta esqueletos aeroespaciales de forma irregular desarrollados para la reducción de peso, e implantes médicos que se fusionan con el esqueleto humano.

La fabricación de estas piezas ha supuesto un reto casi obsesivo para las técnicas de mecanizado tradicionales. El mecanizado CNC de 5 ejes es la solución definitiva a este reto.

No se trata solo de una máquina herramienta que puede moverse en cinco direcciones, sino de una filosofía orientada a lograr un "moldeado perfecto en una sola configuración" mediante un pensamiento complejo de mecanizado CNC.

Esta guía le ayudará a comprender a fondo la definición, el proceso y los tipos de mecanizado CNC de 5 ejes, para que pueda utilizar esta tecnología sin dudas sobre su idoneidad para su proyecto. Además, comparte algunas experiencias prácticas de JS Precision en este campo, ofreciéndole una referencia fiable para sus necesidades de fabricación.

Resumen de respuestas principales

Guía del ingeniero de precisión JS: Explicación completa de la tecnología de mecanizado de 5 ejes

El mecanizado CNC de 5 ejes de JS Precision ha estado profundamente involucrado en esta industria durante 12 años y ha desempeñado un papel decisivo, no solo a través de ella.

Nuestra empresa cuenta con las certificaciones ISO 9001 (sistema de gestión de la calidad), AS9100 (industria aeroespacial) e ISO 13485 (sistema de gestión de la calidad para dispositivos médicos). Además, disponemos de 30 máquinas CNC de 5 ejes de alta gama de marcas como DMG MORI y Mazak.

Hemos procesado más de 100.000 piezas complejas para más de 800 clientes en las industrias aeroespacial, médica y de drones, incluyendo un fabricante aeroespacial líder y una empresa líder de dispositivos médicos.

Por ejemplo, las partes estructurales de la cámara de combustión del motor fabricadas para un cliente aeroespacial se procesaron con aleación de titanio Ti6Al4V y alcanzaron una tolerancia de ±0,005 mm.

Hemos finalizado la producción mensual en masa de 5.000 piezas de implantes espinales de PEEK de grado médico para clientes del sector sanitario, manteniendo un índice de aprobación superior al 99,8%. Asimismo, hemos alcanzado una capacidad de producción anual de 20.000 estructuras integradas para un fabricante de drones, garantizando un índice de defectos inferior al 0,1%.

Esto no es una guía teórica, sino una síntesis de nuestra experiencia práctica a lo largo de los años. Cada punto ha sido verificado en la producción real, por lo que puede confiar plenamente en su profesionalidad y practicidad.

Si necesita servicios confiables de mecanizado CNC de 5 ejes, JS Precision cuenta con amplia experiencia en la industria y certificaciones reconocidas, además de equipos de alta gama para ofrecerle una solución de mecanizado precisa. Envíenos los requisitos de su pieza y nos pondremos en contacto con usted a la brevedad. ¡Comencemos hoy mismo!

¿Qué es una máquina CNC de 5 ejes? Una revolución en la fabricación más allá de las tres dimensiones.

Tras comprender la experiencia de JS Precision en el mecanizado CNC de 5 ejes, quizá se pregunte: ¿qué es exactamente una máquina CNC de 5 ejes? ¿Por qué se considera una revolución en la fabricación que va más allá de las tres dimensiones?

Definición básica

Una máquina herramienta CNC de 5 ejes es un dispositivo avanzado que añade dos ejes rotatorios a los tres ejes lineales tradicionales: los ejes X, Y y Z controlan los movimientos de avance y retroceso, izquierda y derecha, y arriba y abajo de la máquina, respectivamente.

Esto permite que la herramienta de corte se acerque a la pieza de trabajo desde múltiples ángulos, logrando un mecanizado de cinco lados y un mecanizado continuo de superficies espaciales que no podría realizarse con una máquina herramienta de 3 ejes.

Análisis del tipo de núcleo

El valor fundamental que puede proporcionar una máquina CNC de 5 ejes es "una sola configuración, y listo". En comparación con el mecanizado de 3 ejes, aumenta la eficiencia en más del 50%, elimina los errores de posicionamiento y puede procesar geometrías complejas, lo cual es la clave de su influencia revolucionaria en la fabricación.

Figura 1: Los dos ejes adicionales en una máquina de cinco ejes dictan cómo giran los ejes A y B alrededor de X, Y y Z.

¿Cómo logra el mecanizado CNC de 5 ejes una asombrosa precisión de ±0,01 mm?

Tras una introducción a los fundamentos de las máquinas herramienta CNC de 5 ejes, cabe preguntarse: ¿cómo es posible alcanzar una precisión tan asombrosa como ±0,01 mm? Esta precisión es mucho menor que el diámetro de un cabello humano , que es de aproximadamente 0,05 mm.

1. Eliminación de errores:

La configuración única es fundamental para eliminar errores. El mecanizado CNC convencional de 3 ejes requiere numerosos procesos de sujeción, y la acumulación de errores de conversión de referencia afecta la precisión. En cambio, el mecanizado CNC de 5 ejes realiza todas las operaciones en una sola configuración, evitando la acumulación de errores.

2. Ventajas de las herramientas más cortas:

Gracias a que el ángulo de la pieza se puede ajustar mediante dos ejes rotatorios, la herramienta de corte siempre incide con un ángulo óptimo respecto a la superficie mecanizada. Cuanto más corta es la herramienta, menor es su vibración a altas velocidades. Además, presenta menor deflexión y mejora la calidad superficial y la estabilidad dimensional .

3. Compensación de precisión dinámica:

Las máquinas CNC de 5 ejes de gama alta adoptan múltiples métodos para la compensación de precisión, entre los cuales algunos modelos pueden proporcionar corrección de desviación en tiempo real en un sistema de retroalimentación de bucle cerrado utilizando un codificador lineal, parámetros ajustados por temperatura para la compensación de la deformación térmica y compensación de holgura para la eliminación del error de holgura para garantizar una alta precisión durante el corte a alta velocidad.

Se logra una precisión de hasta ±0,01 mm mediante máquinas herramienta de alta gama, talleres con temperatura controlada y calibración regular.

¿Qué materiales ofrecen el mejor rendimiento en una máquina CNC de 5 ejes?

Además de la precisión, algunos de los beneficios intrínsecos del mecanizado CNC de 5 ejes incluyen su amplia adaptabilidad a los materiales, lo que lo convierte en una herramienta "todoterreno". ¿Qué materiales funcionan mejor en una máquina CNC de 5 ejes?

El mecanizado CNC de 5 ejes permite trabajar con prácticamente todos los materiales mecanizables, especialmente aquellos de alto valor o difíciles de mecanizar. JS Precision cuenta con una amplia experiencia en el mecanizado de cientos de materiales y ofrece herramientas especiales para prevenir el endurecimiento de las aleaciones de titanio, garantizando la biocompatibilidad con PEEK de grado médico en condiciones ambientales rigurosas.

CNC de 3 ejes frente a CNC de 5 ejes: ¿Cuál es su retorno de inversión?

En cuanto a la adaptabilidad de los materiales, la atención suele centrarse en los costes. ¿Cuál es la diferencia en el retorno de la inversión entre un CNC de 3 ejes y uno de 5 ejes? Es necesario considerarlo tanto desde la perspectiva del ahorro de costes como desde la de la mejora del valor.

Ahorro de costes aparente

Aumentando el valor oculto

La mayoría de las empresas invierten en equipos de 5 ejes, lo que implica altos costos y riesgos. Optar por servicios profesionales de mecanizado CNC de 5 ejes puede brindar capacidades de primer nivel, evitar riesgos y reducir costos.

Si está considerando el mecanizado CNC de 3 o 5 ejes , JS Precision ofrece servicios de mecanizado CNC de 5 ejes con una excelente relación calidad-precio. Envíenos los planos de las piezas y los requisitos técnicos para obtener una solución detallada y ahorrar tiempo en la inversión en equipos.

Figura 2: ¿Cuál es la diferencia en el retorno de la inversión entre CNC de 3 ejes y de 5 ejes?

¿Cómo desarrollar un proceso de mecanizado de 5 ejes para piezas mecanizadas CNC complejas?

Una vez que opta por el mecanizado de 5 ejes, ¿cómo se desarrolla un plan de proceso para una pieza mecanizada por CNC compleja? A continuación, presentamos nuestro método de planificación de procesos en cuatro pasos:

1. DFM (Diseño para la Fabricación): En la fase inicial del diseño de las piezas, los clientes deben colaborar estrechamente con los ingenieros de JS Precision para realizar un análisis de diseño para la fabricación. En función de las características del mecanizado de 5 ejes, se optimizará la estructura de la pieza: se ajustará la posición de los orificios, se simplificarán las superficies, se mejorará la fabricabilidad, se reducirán los costes y se acortará el tiempo de ciclo.

2. Selección de estrategia: Adoptar la estrategia que combina el mecanizado de ejes fijos "3+2" con el mecanizado simultáneo de 5 ejes. El mecanizado "3+2" es adecuado para el desbaste y el mecanizado multiángulo, ofreciendo una alta eficiencia, mientras que el mecanizado simultáneo de 5 ejes es adecuado para el acabado superficial, garantizando la precisión y la calidad de la superficie.

3. Optimización de la trayectoria de la herramienta: Aplicar fresado helicoidal y mecanizado de contornos, entre otras técnicas, para reducir el impacto, estabilizar las fuerzas de corte, evitar sobrecortes por vibración y proteger la herramienta al tiempo que se mejora la calidad.

4. Diseño de utillaje: En realidad, estos utillajes personalizados son la base para realizar con éxito un mecanizado CNC complejo . Deben garantizar la rigidez, impidiendo la oscilación de las piezas de trabajo, al tiempo que mantienen el rango de los ejes de rotación para evitar interferencias.

Fabricamos piezas y también ofrecemos soluciones de proceso integrales, desde el diseño hasta la producción en masa.

Para piezas mecanizadas por CNC complejas que requieren diseño de procesos, JS Precision ofrece servicios de mecanizado CNC de 5 ejes con soporte integral, desde el análisis DFM hasta el diseño de utillaje. Supervisamos todo el proceso para garantizar la eficiencia de su proyecto. Contáctenos para comenzar esta colaboración.

¿Cuáles son los parámetros de oro para el mecanizado CNC de alta velocidad de 5 ejes?

El mecanizado CNC de alta velocidad de 5 ejes puede mejorar aún más la eficiencia. Sin embargo, no se trata solo de aumentar la velocidad, sino de dominar los parámetros clave. ¿Cuáles son estos parámetros?

Concepto de mecanizado de alta velocidad

El principio fundamental del mecanizado CNC de alta velocidad de 5 ejes es " alta velocidad, alto avance, poca profundidad de corte y poca distancia entre pasadas", lo que se traduce en una alta velocidad de la herramienta, un gran recorrido, una poca profundidad de corte y una pequeña distancia entre pasadas. Esto permite una mayor eliminación de material por unidad de tiempo y una menor fuerza de corte, lo que mejora la calidad superficial.

El arte de la coordinación de parámetros

1. Ajuste de la velocidad del husillo y la velocidad de avance: Se calcula en función del diámetro de la herramienta, el número de filos y el material. Por ejemplo, al mecanizar una aleación de aluminio con una herramienta de carburo de 10 mm y 4 filos, la velocidad del husillo debe ajustarse a 10 000 rpm y la velocidad de avance a 1500 mm/min para mantener el espesor de viruta en condiciones óptimas y evitar el desgaste de la herramienta.

2. Aplicaciones del fresado trocoidal: El área de aplicación de las trayectorias de herramientas trocoidales es para cavidades profundas/ranuras estrechas, sin corte de ancho completo, menor tensión en la herramienta, protegiéndola así y proporcionando eficiencia, especialmente en aplicaciones que involucran materiales difíciles de mecanizar.

3. Función de aceleración y anticipación: La alta aceleración de la máquina herramienta permite que las herramientas alcancen rápidamente la velocidad óptima, reduciendo el tiempo improductivo. La función de anticipación analiza los eventos que se producirán en la trayectoria de la herramienta, incluyendo los parámetros necesarios para evitar la desaceleración o la deformación de la superficie.

Disponemos de una biblioteca con miles de parámetros verificados, que logran un equilibrio entre eficiencia y calidad.

Si necesita servicios de mecanizado CNC de alta velocidad de 5 ejes , JS Precision cuenta con bibliotecas de parámetros profesionales y maquinaria de última generación. Podemos mecanizar las piezas de nuestros clientes con eficiencia. Ya sean cavidades profundas o superficies complejas, tenemos la seguridad de poder fabricarlas sin problemas. Solo tiene que indicarnos los requisitos de las piezas y le proporcionaremos los parámetros óptimos.

Caso práctico: Cómo JS Precision remodela el chasis principal de un dron mediante mecanizado de alta velocidad de 5 ejes

Desafío del cliente

Un fabricante de drones industriales necesitaba fabricar un chasis principal de una sola pieza de aleación de aluminio 7075. Tradicionalmente, la empresa utilizaba una máquina herramienta de 3 ejes que requería mecanizar el chasis en 5 piezas, para luego ensamblarlo en más de 12 horas.

El error de precisión del marco ensamblado alcanzó ±0,1 mm, lo cual no cumple con los requisitos de estabilidad de vuelo. Numerosos conectores, con un peso de hasta 1,2 kg, afectaban el alcance de vuelo y representaban riesgos para la resistencia estructural; además, se observaron algunos conectores sueltos durante las pruebas.

La solución de JS Precision

1. Integración del diseño:

Primero integramos los diseños basándonos en los requisitos, convirtiendo las 5 piezas originales en una única estructura integrada. Este diseño eliminó por completo todos los conectores y solucionó de raíz los problemas de ensamblaje y peso .

Mecanizado de alta velocidad de 2,5 ejes:

El centro de mecanizado de alta velocidad de 5 ejes adoptado fue el DMG MORI DMC 850 Vec. Primero, eliminó rápidamente el 70% del material sobrante utilizando el modo de eje fijo "3+2", y luego cambió al modo de mecanizado simultáneo de 5 ejes para el acabado, que incluyó algunas de las estructuras complejas como la superficie curva irregular y el canal de flujo interno en el marco sin sujeción secundaria durante todo el proceso.

3. Parámetros optimizados:

Para la aleación de aluminio 7075, se determinó que la velocidad del husillo era de 18 000 rpm, la velocidad de avance de 8000 mm/min y la profundidad de corte de 0,2 mm. Además, se empleó una estrategia de fresado trocoidal para evitar la sobrecarga de la herramienta al mecanizar ranuras internas estrechas. El movimiento suave durante el mecanizado de la superficie se garantizó mediante la función de anticipación de 100 segmentos del sistema CNC.

Logros y valor de nuestra empresa

Finalmente, logramos reducir el tiempo total de mecanizado de 12 a 4 horas, al tiempo que aumentamos la eficiencia en un 300 %. Esto disminuye el peso del marco en un 15 %, hasta 1,02 kg, con un aumento del 10 % en el alcance; además, la rigidez general aumentó un 40 %, lo que le permite resistir fuertes impactos.

El mecanizado con una sola abrazadera proporciona tolerancias de piezas de ±0,008 mm, lo que cumple con los requisitos de estabilidad de vuelo y logra un sellado perfecto sin dejar entrar agua de lluvia en los circuitos internos.

Con este chasis, los clientes lograron una mayor capacidad de carga y alcance en comparación con sus competidores, obteniendo así una gran ventaja competitiva en el mercado.

Figura 3: Bastidor principal integrado para vehículo aéreo no tripulado de aleación de aluminio 7075

¿Cómo identificar y asociarse con un proveedor confiable de servicios de mecanizado CNC de 5 ejes?

En vista de las ventajas mencionadas del mecanizado de 5 ejes, es posible que busque un proveedor de servicios adecuado. ¿Cómo identificar y asociarse con un proveedor confiable de servicios de mecanizado CNC de 5 ejes ? He resumido cinco criterios clave de evaluación.

1. Equipamiento técnico: Compruebe la marca de la máquina herramienta, su precisión y sus capacidades de fresado y torneado. Por ejemplo, verifique si disponen de una máquina herramienta de 5 ejes como DMG MORI o MAZAK, y si la precisión de posicionamiento alcanza ±0,005 mm.

2. Equipo de Ingeniería: Proporcione una descripción general de su experiencia laboral en programación CAM e ingeniería de procesos de piezas. Debe estar familiarizado con los programas UG y Mastercam, ser capaz de definir procesos y proporcionar soluciones basadas en las necesidades específicas de cada pieza.

3. Sistema de calidad: Compruebe si disponen de equipos de inspección de tamaño completo, como máquinas de medición por coordenadas y escáneres láser. Es muy difícil garantizar la precisión de las piezas sin capacidad de inspección.

4. Experiencia en el sector: Analice sus casos de éxito relacionados con su sector. Por ejemplo, el sector aeroespacial requiere experiencia con materiales resistentes a altas temperaturas, y las aplicaciones médicas requieren experiencia en biocompatibilidad.

5. Comunicación y transparencia: Observe si son capaces de elaborar planes de proceso claros, proporcionar información sobre el progreso e informes de inspección. La transparencia en la comunicación brinda mayor tranquilidad.

Los cinco estándares de JS Precision incluyen 30 máquinas herramienta de 5 ejes de alta gama, 10 de las cuales son centros de torneado y fresado, ingenieros con un promedio de más de 8 años de experiencia, equipos de prueba totalmente implementados, numerosos estudios de caso en diversos campos y un progreso de proyecto transparente.

Trabajaremos constantemente para convertirnos en un "departamento externo de I+D y fabricación" fiable para clientes en el complejo campo del mecanizado CNC.

Figura 4: Evaluar la confiabilidad de los proveedores de servicios de mecanizado CNC de 5 ejes examinando su equipo técnico.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la tolerancia mínima general que se suele alcanzar en el mecanizado de 5 ejes?

Con equipos de alta calidad y un control estricto, en JS Precision se puede lograr una precisión de hasta ±0,01 mm , e incluso para algunas características alcanza ±0,005 mm, satisfaciendo así las demandas de piezas de alta precisión.

P2: ¿La programación de 5 ejes es muy laboriosa y difícil?

La programación de máquinas de 5 ejes es más compleja que la de máquinas de 3 ejes. Requiere software CAM avanzado y amplia experiencia. En JS Precision, sin embargo, eliminamos este desafío gracias a nuestros equipos de programación profesionales y sus flujos de trabajo eficientes.

P3: ¿Cuál es la diferencia entre el mecanizado "3+2" y el mecanizado simultáneo de 5 ejes?

El mecanizado «3+2» es un mecanizado de eje fijo donde el ángulo de la pieza se mantiene igual que antes del fresado de 3 ejes, siendo adecuado para características multiángulo. En el mecanizado simultáneo de 5 ejes, los 5 ejes se mueven simultáneamente, siendo adecuado para el mecanizado de superficies curvas complejas. Ambos métodos pueden realizarse en la misma máquina herramienta.

P4: ¿Cuáles son los requisitos especiales para el mecanizado de aleaciones de titanio en una máquina herramienta de 5 ejes?

Para mecanizar aleaciones de titanio se requieren máquinas herramienta de alta rigidez, herramientas de corte especiales, refrigeración interna a alta presión, parámetros adecuados y la prevención del endurecimiento por deformación, los cuales se controlan rigurosamente para evitar la generación excesiva de calor durante el proceso. Esto es precisamente lo que JS Precision domina.

P5: ¿Es posible realizar operaciones de torneado en una máquina herramienta de 5 ejes?

Sí, un centro de mecanizado multicorte combina la capacidad de fresado y torneado de 5 ejes, lo que permite un mecanizado verdaderamente integral en un solo lugar . JS Precision también dispone de este tipo de equipos.

P6: ¿Qué tamaño de piezas de 5 ejes puede manejar JS Precision?

El mecanizado de 5 ejes de JS Precision es muy potente y puede procesar piezas desde el nivel milimétrico hasta el métrico. Indique el tamaño que necesita y le asignaremos los recursos adecuados.

P7: ¿Cómo obtener un acabado espejo al mecanizar piezas de aluminio en 5 ejes?

Mediante la aplicación de herramientas de diamante, parámetros de acabado de alta velocidad optimizados y un entorno de corte estable, JS Precision puede acabar piezas de aluminio con una rugosidad superficial (Ra) inferior a 0,2 μm.

P8: ¿Cuál es el plazo de entrega de un proyecto de mecanizado de 5 ejes desde la realización del pedido hasta la entrega?

El plazo de entrega del proyecto depende de la complejidad de la pieza. Para prototipos sencillos, de 3 a 5 días serán suficientes, pero para piezas complejas, puede tardar de 2 a 3 semanas. JS Precision le proporcionará una fecha de entrega en función de su proyecto.

P9: ¿Ofrecen tratamiento superficial post-procesamiento después del mecanizado de 5 ejes?

Sí, aquí en JS Precision ofrecemos un servicio integral de tratamiento de superficies que incluye anodizado, granallado, pintura, pasivación y galvanoplastia, garantizando así la entrega completa de las piezas sin necesidad de recurrir a otros proveedores de servicios.

P10: ¿Cómo puedo obtener un presupuesto para mecanizado CNC de 5 ejes de JS Precision?

Simplemente envíe sus dibujos 3D y requisitos técnicos a JS Precision, nuestro equipo de profesionales le ayudará con un presupuesto detallado y transparente en el menor tiempo posible.

Conclusión

El mecanizado CNC de 5 ejes es mucho más que dos ejes adicionales en una máquina; es la base de una revolución en la fabricación que ha permitido una precisión de ±0,01 mm y la capacidad de mecanizar piezas de mayor complejidad. Ayuda a ahorrar dinero, aumentar el rendimiento del producto y acelerar su comercialización. Esto es fundamental para las industrias aeroespacial, médica y de drones.

Como proveedor profesional de servicios de mecanizado CNC de 5 ejes, la misión de JS Precision es convertir esta ventaja tecnológica en un valor real para usted, simplificando la fabricación compleja.

No permita que las limitaciones del mecanizado tradicional frenen la innovación de su producto. Envíe su archivo CAD al equipo de expertos de JS Precision y experimente la precisión, la eficiencia y el valor de los servicios de mecanizado CNC de 5 ejes de primer nivel. Recibirá un análisis inicial de viabilidad del proceso y un presupuesto competitivo en menos de 6 horas.

¡Hagamos realidad tu próxima gran idea juntos!