Servicios de mecanizado CNC de 5 ejes: Guía completa y soluciones

Los servicios de mecanizado CNC de 5 ejes pueden abordar numerosas dificultades en el mecanizado de piezas complejas: el mecanizado CNC convencional de 3 ejes se vuelve insuficiente cuando su diseño implica superficies complejas, características de múltiples ángulos o características integradas desafiantes.

Realizar todo el mecanizado en una sola configuración, garantizando así una libertad geométrica casi infinita : este es el potencial revolucionario que ofrece el mecanizado CNC de 5 ejes. Sin embargo, para utilizar esta tecnología tan avanzada de forma eficiente, es necesario afrontar una serie de desafíos sistémicos, desde estrategias de programación hasta la prevención de colisiones y la gestión de costes.

Esta guía combina la experiencia de JS Precision en la elaboración de una revisión en profundidad de los principales beneficios, la lógica de precisión y la filosofía de diseño de los servicios de mecanizado CNC de 5 ejes, y revela cómo colaborar con un proveedor de nivel verdaderamente experto para convertir sus diseños más ambiciosos en una realidad confiable.

Resumen de la respuesta clave

Conclusiones clave:

• El valor principal del mecanizado de 5 ejes está en la "integración compleja", ya que logra un menor tiempo de sujeción, una mayor precisión de superficies complejas y la capacidad de procesar superficies complejas, lo que lo convierte en la solución de mecanizado más avanzada.
• El éxito comienza con el "diseño de fabricación": la colaboración temprana con los proveedores para el análisis DFM es clave para optimizar los procesos, evitar errores de programación y controlar los costos.
• En el análisis DFM: La precisión se basa en la calidad del sistema, no en el número de ejes. Un centro de mecanizado de 5 ejes de alta precisión, con alta estabilidad y estrictos requisitos de proceso, es la base para garantizar piezas CNC de 5 ejes de alta precisión.
• Selección de socios = selección basada en la experiencia. Lo más importante es evaluar casos de éxito en proyectos comparables (como un brazo robótico de 5 ejes) en lugar de simplemente comparar costos.

¿Por qué elegir 5 ejes? Guía práctica y soluciones de JS Precision

JS Precision cuenta con una amplia experiencia en el negocio del mecanizado CNC de 5 ejes desde hace 15 años, con más de 5.000 clientes en 12 sectores clave: aeroespacial, médico y nuevas energías, entre otros.

Nuestro trabajo ha incluido el diseño de trenes de aterrizaje integrados para empresas líderes mundiales de drones, el mecanizado de implantes con una precisión de tan solo 0,005 mm para empresas de dispositivos médicos y la producción en masa de brazos robóticos de 5 ejes de aleación de titanio. En uno de nuestros proyectos de piezas aeroespaciales, incluso logramos reducir el peso en un 35 % al realizar 200 000 pruebas de fatiga sin fallos.

Nuestro equipo ha trabajado en más de 100.000 dibujos de piezas complejas y ha abordado muchos desafíos en diversas industrias, como el mecanizado de cavidades profundas, problemas de deformación y prevención de colisiones.

Esta guía no es una colección de teorías y opiniones, sino más bien el resumen de experiencias acumuladas a través de miles de proyectos exitosos, habiendo contrastado cada recomendación con la realidad.

La norma ISO, ISO 10791-1:2015 Fresadoras CNC y centros de mecanizado - Verificación de precisión - Parte 1: Precisión geométrica, es la base de la calibración de precisión de las máquinas de 5 ejes y también es uno de los estándares más importantes que seguimos para garantizar la precisión de la máquina.

¿Busca una solución rápida para sus necesidades de mecanizado CNC de 5 ejes para piezas complejas? Comparta con nosotros sus requisitos y especificaciones técnicas y le proporcionaremos un informe de viabilidad y un plan de proceso personalizado GRATIS para simplificar y hacer más fiable el mecanizado complejo.

¿Por qué elegir el mecanizado CNC de 5 ejes para piezas complejas?

El mecanizado CNC de 5 ejes es más que simplemente integrar dos ejes rotativos porque revoluciona y reformula conceptos relacionados con la libertad de diseño y la fabricación, que anteriormente hacían ineficiente el mecanizado de piezas complejas.

Ventaja principal 1: La conquista definitiva de la complejidad geométrica

• Mecanizado continuo de superficies complejas: Termine impulsores y piezas de turbinas en una sola operación sin marcas de máquina, de modo que el trabajo de rectificado posterior se vuelve innecesario.
• Formación de características multiángulo: reduce la necesidad de varios pasos de sujeción como los necesarios para agujeros en ángulo, biseles, etc.

Ventaja principal 2: Mejora total de la calidad, la eficiencia y la capacidad

• Salto en Precisión: Disminuye el posicionamiento repetitivo, elimina la acumulación de errores y proporciona un salto en precisión de más del 30%, en contraste con el método convencional.
• Revolución en la eficiencia: Mejora la postura de la herramienta gracias a herramientas rígidas de filo corto. Permite realizar grandes volúmenes de corte con una reducción del tiempo de ciclo del 40-60 %.
• Atraviese la zona prohibida: procese fácilmente cavidades profundas y costuras estrechas a las que no se puede acceder con tres ejes, sin necesidad de desmontar piezas.

Presentación de precisión: ¿Qué estándares siguen las piezas CNC de 5 ejes de alta precisión?

La precisión en la fabricación de piezas CNC de 5 ejes siempre ha sido un procedimiento de ingeniería sistemático que involucra máquinas-herramientas, procesos, entornos y mediciones, en el que cualquier factor afecta el resultado.

Se ha descubierto que dos sistemas centrales influyen en la precisión

• Precisión inherente de la máquina herramienta: con dependencia de la función RTCP para trayectorias de herramientas precisas, los ejes lineales y rotativos tienen precisión a nivel de micrones , con deformación de temperatura corregida por compensación térmica.
• Estabilidad de la cadena de proceso: la suavidad de la trayectoria de la herramienta influye en las superficies, mientras que los parámetros de corte correspondientes y los accesorios racionales absorben las vibraciones.

Entrega de precisión verificable

• Certificación estándar: Siguiendo estrictamente las especificaciones ASME Y14.5 o ISO 1101 , de acuerdo con los sistemas ISO 9001/AS9100, junto con informes de inspección completos.
• Técnicas de inspección: uso de CMM de alta precisión y rastreadores láser para verificar dimensiones complejas en el espacio.

Figura 1. Medición de la precisión de una pieza mecanizada con CNC de 5 ejes con Zeiss CMM.

¿Qué materiales desafiantes pueden manejar los servicios profesionales de mecanizado CNC de 5 ejes?

El principal beneficio de los servicios de mecanizado CNC de 5 ejes que se ofrecen no solo implica el mecanizado de formas complejas, sino que también aborda diferentes materiales difíciles de mecanizar según los requisitos que necesita la industria.

Estrategias para el mecanizado de metales y aleaciones de alto rendimiento mediante 5 ejes

• Aleaciones aeroespaciales: Material de aleación de titanio Ti-6Al-4V de alta resistencia y baja conductividad térmica para reducir el calor generado durante el corte, enfriamiento a alta presión y mecanizado cicloidal.
• Acero para moldes: al mecanizar moldes de cavidades profundas como H13, el voladizo óptimo de la herramienta ayuda a lograr la precisión de la pared lateral y el acabado de la superficie.

Mecanizado de no metales y materiales compuestos

• No metales y composites: En el caso de plásticos de ingeniería y CFRP, con tendencia a formar delimitaciones y rebabas, se realiza un mecanizado de mayor calidad con la ayuda de herramientas especializadas y dispositivos de adsorción al vacío.

Estrategias de adaptación del mecanizado de 5 ejes para materiales comunes

¿Necesita mecanizar materiales difíciles de mecanizar? Indíquenos qué materiales tiene y qué necesita mecanizar, y adaptaremos nuestra solución a nuestros servicios de mecanizado CNC de 5 ejes para que tenga acceso a piezas con certificación AS9100D .

¿Cómo evitar colisiones de forma fundamental en el mecanizado CNC complejo de 5 ejes?

Las colisiones son el riesgo más importante en el mecanizado CNC de 5 ejes. Pueden dañar las herramientas y las piezas. Incluso la máquina herramienta puede resultar dañada. Más vale prevenir que curar.

Varias protecciones a nivel de software:

• Simulación CAM de última generación, que utiliza el software Vericut para simular el movimiento en una fresadora CNC a un nivel comparable a la programación de máquinas CNC, con el fin de analizar posibles interferencias.
• Modelo de herramienta VM: Creación de réplica con precisión 1:1 para el centro de mecanizado de 5 ejes en base a sus movimientos estructurales y de carrera.

Gestión de procesos y en sitio:

• Biblioteca de sujeción estandarizada: utilización de verificación simulada de accesorios estándar para mitigar las posibilidades de colisiones con accesorios personalizados.
• Procedimiento de corte de prueba: El primer corte del componente se realiza a velocidades más lentas y se lleva a cabo bajo la supervisión de ingenieros superiores.

Figura 2 Los programadores deben aprender a utilizar los parámetros de control de colisión, que limitan el ángulo de inclinación y la dirección de la herramienta.

¿Cómo controlar el presupuesto con servicios de mecanizado CNC de 5 ejes?

Disfrutar de la eficiencia y precisión de los servicios de mecanizado CNC de 5 ejes no tiene por qué ser caro. Todo depende de encontrar la solución adecuada y más eficiente, y no necesariamente la más económica.

Optimizaciones que implican una elección decisiva

• Servicios de consultoría DFM (Diseño para Fabricabilidad): Nuestros ingenieros optimizan los radios de filete de las piezas, los ángulos de inclinación y las relaciones de aspecto, reduciendo las áreas que requieren herramientas de corte extra largas o un mecanizado extremadamente ineficiente.
• Diseño de integración de piezas: en colaboración con los beneficios integrados del mecanizado CNC de 5 ejes, varias piezas de ensamblaje se integran en una unidad para reducir los costos y pesos del ensamblaje.

Programación y Optimización de Procesos

• Estrategia de proceso híbrido: combina de forma óptima el mecanizado de posicionamiento 3+2 y el mecanizado simultáneo de 5 ejes en función de varias áreas de la pieza de trabajo para garantizar una mejor eficiencia sin afectar la precisión.
• Optimización de la trayectoria de la herramienta: uso de técnicas de fresado de alta velocidad con superposiciones de pasos más pequeñas, velocidades de husillo más altas y velocidades de avance más rápidas, lo que resultó en calidades de superficie mejoradas con tiempos de mecanizado reducidos.

¿Cuál es la diferencia esencial entre un excelente centro de mecanizado de 5 ejes y uno tradicional de tres ejes?

Las máquinas herramienta son la base del mecanizado de 5 ejes. Un centro de mecanizado especializado de 5 ejes se diferencia considerablemente de las máquinas herramienta de 3 ejes con accesorios rotativos en cuanto a capacidad, precisión y rigidez.

Rigidez estructural y sistema de accionamiento

• Tecnología de control de movimiento y accionamiento: La estructura de hierro fundido incorporada es más rígida y precisa en comparación con otras que incluyen una mesa giratoria, mientras que los motores de torsión proporcionan un movimiento rápido, alta precisión y funcionamiento sin mantenimiento.
• Sistema CNC: Los sistemas CNC de alta gama están equipados con la capacidad de realizar operaciones de 5 ejes junto con el uso de rejilla circular y retroalimentación de circuito cerrado en los sistemas Heidenhain y Siemens 840D.

Ecosistema de sistemas y software CNC

• Sistema CNC de alta gama: Los sistemas CNC de alta gama como Heidenhain y Siemens 840D admiten una funcionalidad nativa avanzada de 5 ejes, que se centra en capacidades mejoradas de control y compensación hacia adelante.
• Sistema de retroalimentación de circuito cerrado: Las rejillas circulares de alta precisión en los ejes rotatorios permiten una retroalimentación precisa sobre la posición del movimiento, lo que garantiza una verdadera precisión del sistema de retroalimentación de circuito cerrado.

¿Le interesa conocer las condiciones para solicitar un centro de mecanizado de 5 ejes ? Llame a nuestra línea directa, indíquenos sus requisitos y le ofreceremos una sugerencia gratuita sobre la configuración de su máquina.

Guía de diseño: ¿Cómo hacer que su modelo CAD sea naturalmente adecuado para la fabricación de piezas CNC de 5 ejes?

Los buenos diseñadores comprenden la intersección de la funcionalidad con la capacidad de fabricación, utilizando los modelos CAD creados en la fabricación de piezas CNC de 5 ejes.

Reglas de oro del diseño geométrico

• No tenga esquinas afiladas inaccesibles , proporcione filetes que sean accesibles a la herramienta.
• Piense en la relación longitud-diámetro de las herramientas, deje espacio en diseños de cavidades profundas u opte por paredes laterales cónicas.
• Aproveche los elementos estándar para minimizar el uso de equipos especializados.

Fabricado para precisión y eficiencia

• Proporcionar un medio para establecer un sistema de datos que pueda alinearse y medirse fácilmente.
• Optimice el diseño de las nervaduras de paredes delgadas para evitar vibraciones o deformaciones durante el mecanizado.

Figura 3. El mecanizado CNC de cinco ejes ofrece mayor flexibilidad en el modelado de piezas. Por lo tanto, se pueden diseñar piezas más complejas sin preocuparse por la dificultad de producción.

¿Cuáles son los desafíos únicos que se enfrentan en la fabricación de un brazo robótico de 5 ejes con alto rendimiento dinámico?

Un brazo robótico de 5 ejes se caracteriza por su diseño ligero, rigidez y cavidades internas complejas. Se puede decir que estas características constituyen la esencia misma de la capacidad completa de mecanizado de 5 ejes, ya que plantean tareas bastante complejas en la fabricación.

Desafíos de la estructura integrada y peso ligero

• Integración y aligeramiento: a través del diseño de optimización de la topología de las costillas biomiméticas, se logra la integración de la reducción de peso y la rigidez , mientras que los canales de flujo complejos mecanizados en una sola pieza eliminan las fugas.
• Precisión y equilibrio dinámico: Los orificios de los cojinetes de las juntas deben tener tolerancias geométricas a nivel de micras, mientras que el equilibrio de la masa de las piezas rotatorias amortigua las vibraciones a altas velocidades.

Equilibrio entre precisión y rendimiento dinámico

• Control de precisión de interfaces de acoplamiento clave: la tolerancia geométrica de los orificios de montaje de los cojinetes de unión debe controlarse en valores de micrones; de lo contrario, obstaculizará la flexibilidad y la precisión del brazo robótico de 5 ejes .
• Consideraciones de equilibrio dinámico: En piezas rotacionales, será necesario lograr masas iguales y se debe realizar una optimización del equilibrio dinámico durante el diseño y la fabricación para evitar vibraciones al moverse a altas velocidades.

¿Superó los desafíos de la fabricación de un brazo robótico de 5 ejes? Le invitamos a conversar sobre sus necesidades.

Caso práctico: Cómo el mecanizado de 5 ejes puede reducir el peso en un 35 % y mejorar la resistencia del tren de aterrizaje de vehículos aéreos no tripulados

Al ser uno de los componentes estructurales que soportan la carga, es necesario que el tren de aterrizaje de los UAV sea ligero y de altísima resistencia. Las tecnologías convencionales no pueden ofrecer todas estas propiedades simultáneamente.

El cuello de botella del diseño original: el dilema de rendimiento y costo causado por el ensamblaje multicomponente

La solución convencional utiliza soldadura y ensamblaje de aleación de aluminio, lo que supone un total de 28 piezas autónomas que pesan 2,1 kg.

Principales puntos débiles: Las soldaduras presentan problemas de agrietamiento tras pruebas de aterrizaje de más de 50.000 ciclos. El ensamblaje de diversas piezas genera errores acumulados superiores a ±0,3 mm , lo que afecta la fiabilidad funcional del sistema de despliegue y despegue. El ensamblaje de un conjunto tarda 4 horas.

Solución integrada de 5 ejes de JS Precision: reestructuración del diseño y fabricación de precisión

• Lado del diseño: utilizaremos la optimización de la topología y el diseño generativo para reutilizar el componente estructural principal y crear un modelo liviano general hecho de aleación de titanio (Ti-6Al-4V) y nervaduras biomiméticas.
• Parte final de la fabricación: con el uso del mecanizado CNC de 5 ejes , es posible fresar superficies complejas, superficies de montaje de formas irregulares y orificios de reducción de peso en una sola configuración con un 100 % de conformidad con la geometría.

Resultados cuantitativos: aumento del rendimiento y optimización de los costes del ciclo de vida

• Integración: Combinando diseño y mecanizado se reduce el número de piezas de 28 a sólo 1, sin errores de montaje.
• Reducción de peso: El peso se ha reducido a 1,37 kg, lo que resulta en una notable disminución del 35% en el peso, aumentando así el tiempo de resistencia del
• Alta confiabilidad: Vida útil en pruebas de fatiga > 200.000 ciclos, confiabilidad > 300% de mejora.
• Alta eficiencia: el tiempo de montaje se redujo a 0,5 horas por juego, la eficiencia se mejoró en un 85% y el costo se redujo considerablemente.

¿Le interesa mejorar el rendimiento de sus componentes? Indíquenos las necesidades y los problemas de su producto y diseñaremos una solución de mecanizado CNC de 5 ejes a su medida, logrando avances en reducción de peso, mejora de la eficiencia y reducción de costes, para aumentar la competitividad de su producto.

Figura 4 Tren de aterrizaje del dron

¿Por qué confiar en los servicios de mecanizado CNC de 5 ejes de JS Precision?

La decisión de contratar a un proveedor de servicios de mecanizado CNC de 5 ejes se basa en el aprovechamiento de su potencial tecnológico. JS Precision cuenta con una amplia experiencia y un servicio técnico fiable.

De equipos técnicos a centros de investigación de talento

Disponemos de un grupo de máquinas-herramienta de alta gama de circuito cerrado , que dispone de funcionalidades de accionamiento directo y corrección térmica para garantizar la estabilidad del mecanizado, además de un equipo de ingenieros de alto nivel dedicados a servicios técnicos que involucran toda la cadena técnica, desde el diseño hasta la producción en masa.

Cultura de calidad y garantía de proyectos

Implementamos el circuito cerrado de calidad digital con trazabilidad completa de datos . Nuestros gerentes de proyecto también supervisan cada proyecto complejo para garantizar una comunicación fluida en el momento de la entrega.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es el tamaño de lote más pequeño para el mecanizado de cinco ejes y se puede utilizar para aplicaciones de creación de prototipos?

El prototipado se puede realizar mediante mecanizado de 5 ejes. Nos centramos en el prototipado y la producción de series pequeñas y medianas, comenzando con la producción de piezas individuales. En el prototipado complejo , el mecanizado de 5 ejes permite completar el diseño en menos tiempo, sin necesidad de ensamblar ni depurar componentes simples.

P2: ¿Qué acabado superficial se puede obtener mediante el mecanizado de 5 ejes?

Con la ayuda de técnicas de acabado rápido y un rendimiento estable de las máquinas herramienta, el valor Ra habitual de la calidad del acabado de la superficie para el mecanizado de 5 ejes puede alcanzar 0,4-0,8 μm , e incluso se puede garantizar una calidad mejor en determinadas condiciones para satisfacer los requisitos de las piezas de precisión.

P3: ¿Cuáles son los tamaños máximos y mínimos de piezas de 5 ejes con los que puede trabajar?

Nuestras capacidades de mecanizado de 5 ejes abarcan desde la fabricación de microplacas óseas médicas de tamaño milimétrico hasta el mecanizado de piezas estructurales aeroespaciales de hasta 2000 mm de diámetro. Ciertos tamaños deben verificarse mediante planos y capacidades de la máquina.

P4: ¿Existe alguna diferencia significativa en el costo o en el tiempo de entrega para el mecanizado de 5 ejes de piezas de aluminio y acero?

La variación es bastante grande. En comparación con el mecanizado de piezas de acero y aleaciones de titanio, el mecanizado de piezas de aluminio requiere menos tiempo y es mucho más económico. Se requiere una evaluación concreta de la solución, considerando las propiedades del material.

P5: ¿Qué medidas adopta para garantizar la coherencia entre el modelo CAD y la pieza mecanizada en superficies curvas complejas?

Garantizamos la precisión alcanzada durante el proceso de mecanizado mediante una programación CAM precisa , combinada con un rendimiento altamente dinámico de la máquina herramienta. Además, utilizamos la medición en máquina o el posprocesamiento de la comparación de escaneo de coordenadas para garantizar la coherencia entre la pieza mecanizada y el modelo CAD.

P6: ¿Cómo manejaría el problema de la eliminación de viruta y el enfriamiento en componentes de cavidad profunda?

Utilizamos herramientas con refrigeración interna y un sistema de refrigeración de alta presión, que suministra agua a través del centro del husillo. La trayectoria de la herramienta también está diseñada para facilitar la evacuación de la viruta, evitando así su rotura por generación de calor y enredo de virutas.

P7: ¿Cómo puedo comprobar si mi rol es adecuado para el mecanizado de 5 ejes?

La idoneidad del componente para el mecanizado de 5 ejes depende de si requiere múltiples procesos de sujeción, si presenta características inclinadas, si presenta superficies curvas complejas o si requiere un peso extremadamente ligero. Por su parte, le invitamos a enviarnos planos para una evaluación profesional.

P8: Quiero realizar un mecanizado de 5 ejes. ¿Qué debo hacer primero?

En la fase inicial de un proyecto de mecanizado de 5 ejes, puede enviarnos un modelo 3D en STEP/IGES y algunos requisitos técnicos básicos en cuanto a material, número y otros detalles del diseño. Le ayudaremos con análisis DFM y soluciones de diseño gratuitas.

Resumen

El mecanizado CNC de 5 ejes no es una simple mejora tecnológica, sino una innovación en la fabricación de componentes complejos. No solo supera diversos obstáculos en cuanto a forma, materiales y precisión, permitiendo la realización exacta del concepto de diseño, sino que también reduce costes gracias al mecanizado en un solo paso.

Seleccionar un socio profesional y aprovechar las competencias clave que ofrece el mecanizado de 5 ejes duplicará el beneficio de sus productos, tanto en rendimiento como en costes. JS Precision no solo le ofrece horas de funcionamiento de la máquina, sino soluciones de piezas de alto rendimiento, fiables y con ingeniería probada.

Ha llegado el momento de trasladar sus diseños innovadores de la concepción a un camino de fabricación altamente eficiente y determinista.

→ Cargue su modelo de pieza compleja para obtener un análisis DFM experto y recomendaciones de procesos de nuestros ingenieros.

→ Organice una discusión técnica, donde nuestro equipo de expertos de 5 ejes analizará su proyecto y le ayudará a diseñar una estrategia de implementación adaptada a sus necesidades.