Mecanizado CNC de 5 ejes vs. 3 ejes: Optimice sus piezas personalizadas

Las máquinas CNC de 5 ejes frente a las de 3 ejes se encuentran entre las consideraciones más importantes que son difíciles de eludir cuando se trata de fabricación de precisión.

Dada la presencia de superficies curvas complejas, agujeros en ángulo y características de precisión multifacéticas dentro de su diseño, debe elegir entre realizar el mecanizado en la máquina de 3 ejes a través de múltiples configuraciones de sujeción u optar por hacerlo en la máquina de 5 ejes a través de una única configuración.

Para ofrecer la mejor relación calidad-precio a ingenieros y compradores, el primer paso para tomar la decisión correcta es comprender las diferencias y variaciones entre el mecanizado CNC de 5 y 3 ejes. En el siguiente artículo, se presenta un análisis concreto de las diferencias y variaciones entre ambas máquinas.

Resumen de la respuesta clave

Conclusiones clave

• El beneficio destacado del mecanizado CNC de 5 ejes puede resumirse en el mecanizado de geometrías complejas dentro de una única configuración de sujeción, mejorando así la precisión, el acabado de la superficie y reduciendo las operaciones.
• Para componentes simples, el mecanizado de 3 ejes es más económico, mientras que para componentes complejos, el mecanizado de 5 ejes puede reducir el gasto general mediante la mejora de la eficiencia general.
• Al elegir un fabricante por contrato , lo que se debe considerar principalmente es la experiencia en la implementación de tecnologías , la capacidad de integrar procesos y los procesos de control de calidad, y no las marcas de las máquinas herramienta.

CNC de 5 ejes vs. CNC de 3 ejes: JS Precision le ayuda a tomar la decisión correcta

La fabricación de precisión, la profesionalidad de las máquinas CNC de 5 ejes, se convierte en el factor decisivo en la competitividad general de los productos, mientras que la elección correcta entre máquinas CNC de 5 ejes frente a 3 ejes es crucial para la optimización de costos.

La norma ISO 10791-6:2014 de la Organización Internacional de Normalización, “Máquinas herramientas - Condiciones de prueba - Parte 6: Precisión geométrica de los centros de mecanizado de 5 ejes” especifica los criterios para la evaluación de la precisión y los límites de aplicación de los centros de mecanizado de 5 ejes de manera precisa, haciendo hincapié en la selección racional .

JS Precision cuenta con más de 15 años de experiencia práctica en mecanizado de 5 y 3 ejes. Ha prestado servicios a más de 500 clientes en industrias de alta gama como la aeroespacial, la médica y la automotriz. Ha completado más de 1000 proyectos de mecanizado personalizados para piezas complejas.

No solo contamos con equipos de mecanizado de 5 y 3 ejes de primera calidad fabricados por la alemana DMG MORI y la japonesa Mazak, respectivamente, sino que también empleamos un grupo de ingenieros capacitados en programación CAM, optimización de procesos y control de calidad.

Con el uso de nuestra base de datos de procesos patentada , podemos encontrar inmediatamente una solución óptima en el mecanizado de diversas piezas.

Por ejemplo, el proyecto de implante ortopédico de un cliente médico presentaba grandes fluctuaciones de precisión y largos ciclos de entrega al utilizar mecanizado de 3 ejes. Gracias a la optimización con mecanizado CNC de 5 ejes, las tolerancias de forma y posición de la pieza se estabilizaron en ±0,02 mm , lo que redujo el ciclo de entrega en un 40 %, lo que supuso un ahorro del 25 % del coste total para el cliente.

Nuestras historias de éxito se extienden desde prototipos de una sola pieza hasta la producción en masa, todos verificables y rastreables con cada pieza de datos.

Si se encuentra en un dilema respecto a la elección entre los beneficios que ofrece el mecanizado CNC de 5 ejes vs. de 3 ejes, o si tiene las mismas dudas respecto al coste y los riesgos de entrega asociados al mecanizado de 5 ejes, no dude en ponerse en contacto con el equipo técnico de JS Precision.

¿Cuál es la diferencia fundamental entre el CNC de 5 ejes y el de 3 ejes?

Es muy importante comprender que el conocimiento sobre las disparidades en las dimensiones del movimiento y la flexibilidad en el mecanizado es esencial para garantizar una decisión de compra correcta entre un CNC de 5 ejes frente a uno de 3 ejes.

CNC de 5 ejes vs. CNC de 3 ejes: ¿Cuáles son las diferencias?

Una máquina CNC de 3 ejes está limitada al movimiento basado únicamente en los ejes X, Y y Z, lo que le permite realizar operaciones de mecanizado en la superficie superior del material en una sola configuración.

Un CNC de 5 ejes añade dos ejes rotatorios adicionales , A y C, lo que permite que la herramienta se acerque a la pieza desde múltiples ángulos, lo que permite mecanizar cinco superficies y áreas curvas complejas en una sola configuración. Esto supone un gran avance en calidad, eficiencia e incluso libertad de diseño, por lo que las piezas complejas se han popularizado con el mecanizado CNC de 5 ejes.

¿Por qué “reducir el número de configuraciones”?

Una de las principales ventajas del CNC de 5 ejes frente al de 3 ejes es la reducción del número de configuraciones . Múltiples operaciones de sujeción generan errores de posicionamiento y afectan la precisión de las piezas. El mecanizado de 5 ejes finaliza el mecanizado multifacético con una sola sujeción y elimina este error directamente de su origen , ahorrando tiempo de sujeción y costes de mano de obra, y reduciendo la posibilidad de daños en las piezas.

Figura 1 Una máquina herramienta de tres ejes funciona a lo largo de tres ejes lineales, mientras que una máquina herramienta de cinco ejes agrega movimiento rotacional.

Análisis de costos: Factores de precio del mecanizado CNC de 3 ejes frente a 5 ejes

Es un error común pensar que el mecanizado CNC de 5 ejes siempre es más costoso que el de 3 ejes. Esto no es cierto. Hay muchos factores que influyen en el precio de un CNC de 5 ejes . No se trata de calcular el coste por hora.

Mecanizado CNC de 3 ejes vs. 5 ejes: Comparación de precios

Las ventajas del CNC de 3 ejes incluyen un menor coste de adquisición y operación de una máquina herramienta y una programación sencilla. Sin embargo, las piezas complejas requieren numerosas sujeciones, lo que puede resultar en una pérdida de precisión.

Aunque el CNC de 5 ejes puede implicar un alto costo de compra de una máquina herramienta y programación , la técnica de “sujeción simple” lo hace menos costoso en comparación con la producción de piezas complejas con CNC de 3 ejes.

¿Cuáles son los factores clave que influyen en la cotización final del CNC de 5 ejes?

El precio del CNC de 5 ejes se ajusta según el proyecto y los principales factores que influyen:

• La complejidad de la pieza.
• El tipo de material a trabajar (si es un material difícil de cortar como una aleación de titanio, es más difícil y esto encarece el coste).
• La precisión requerida.
• El tamaño del lote (lotes pequeños de piezas complejas).

¿Cuándo utilizar el mecanizado de posicionamiento de 3+2 ejes?

Existe un acoplamiento entre el mecanizado CNC de 3 ejes y el de 5 ejes . El mecanizado de posicionamiento de 3+2 ejes es apropiado para piezas rectangulares con varias superficies inclinadas discretas.

Las superficies inclinadas se pueden mecanizar fijando la pieza a un ángulo constante para rotarla y realizando un mecanizado de 3 ejes que permite el mecanizado de posicionamiento de 3+2 ejes y aprovecha la ventaja principal de una sujeción más pequeña . Este es un método viable para determinar el precio de una máquina CNC de 5 ejes.

¿Le interesa saber qué técnica de mecanizado y coste presupuestar para su componente? No dude en contactar con JS Precision para obtener un precio preciso para sus necesidades de mecanizado de 5 o 3 ejes, junto con un plan de mecanizado CNC adecuado. Programe una consulta para recibir un análisis de costes detallado y gratuito.

Figura 2 Considerando la complejidad del mecanizado de cinco ejes, su dificultad de programación también será mayor y el costo de programación será más alto.

¿Cómo elegir: 5 ejes o 3 ejes para su proyecto?

A la hora de elegir entre mecanizado CNC de 5 ejes o de 3 ejes, no hay que buscar simplemente la mejor opción. Lo importante es considerar las necesidades del proyecto. Esto se puede lograr planteándose estas sencillas preguntas:

• ¿Hay varias superficies de mecanizado interconectadas con precisión en la pieza? Sí → Se prefieren 5 ejes .
• ¿Tiene cavidades profundas, superficies inclinadas y curvas? Sí → Ideal para mecanizado de 5 ejes.
• ¿La pieza es una placa simple o un prisma? Sí → El modelo de 3 ejes es la opción más económica.
• Para prototipos pequeños y componentes complejos, el mecanizado de 5 ejes ofrece gran flexibilidad. Para componentes simples a gran escala, el mecanizado de 3 ejes o máquinas especializadas serían adecuadas.

Recomendaciones de ingeniería colaborativa de JS Precision:

Los ingenieros de JS Precision realizan análisis de fabricación durante el proceso de cotización. Al optimizar los parámetros de diseño, como el ángulo de inclinación del plano inclinado, también se pueden fabricar componentes complejos mediante mecanizado de 3 ejes, lo que genera ahorros.

Evaluación de fabricantes de centros de mecanizado CNC de 5 ejes

La selección de buenos fabricantes de centros de mecanizado CNC de 5 ejes es fundamental para garantizar la calidad y la velocidad del mecanizado. No basta con centrarse únicamente en el modelo de centro de mecanizado de 5 ejes. También deben considerarse los usuarios y las capacidades del equipo.

Capacidades a tener en cuenta al seleccionar proveedores de centros de mecanizado CNC de 5 ejes:

• Experiencia técnica y capacidades de software: Evaluar la experiencia del equipo de programación CAM con respecto a la planificación de trayectorias de herramientas complejas,
• Integración de la cadena de procesos: ¿Están en condiciones de ofrecer servicios para toda la gama de procesos, como mecanizado, medición y tratamiento de superficies?
• Pruebas y certificación de control de calidad: ¿Ofrecen equipos de prueba en línea y sistemas de certificación ISO 9001, AS 9100 ?
• Comunicación y transparencia: ¿Pueden explicar su proceso en detalle y compartir informes de DFM?

Detalles importantes a tener en cuenta durante el recorrido por la fábrica

Al visitar fabricantes de centros de mecanizado CNC de 5 ejes, las áreas importantes en las que centrarse incluyen:

• El entorno del taller y su mantenimiento.
• La calidad de los equipos de inspección, como las máquinas de medición de coordenadas .
• El trabajo en curso, incluida la gestión del trabajo en curso del lado de la máquina-herramienta.

El valor de la capacidad y la objetividad de "ventanilla única"

Las empresas con capacidad de ofrecer mecanizado de 5 ejes de alta gama, así como mecanizado efectivo de 3 ejes ( por ejemplo, JS Precision ), pueden ofrecer una elección de proceso óptima desde una perspectiva de proyecto integrado, teniendo debidamente en cuenta los intereses del cliente.

JS Precision es un fabricante profesional de centros de mecanizado CNC de 5 ejes que cuenta con maquinaria de primera calidad, personal técnico y un completo sistema de control de calidad. ¿Busca un proveedor de soluciones de mecanizado de 5 ejes de confianza? Programe una visita a la fábrica hoy mismo y le asignaremos un gestor de cuenta para sus necesidades de servicio.

Piezas imprescindibles para el mecanizado: el dominio del CNC de 5 ejes

Ciertos componentes complejos requieren mecanizado CNC de 5 ejes para una producción sofisticada. Las principales categorías de piezas mecanizadas de 5 ejes típicas son las industrias premium , que incluyen piezas estructurales aeroespaciales, impulsores, turbinas, moldes complejos, núcleos de molde complejos, dispositivos médicos de precisión y autopartes premium.

Un torno de 5 ejes es un tipo de máquina de torneado y fresado de 5 ejes que supera a otras en la categoría de mecanizado de 5 ejes, centrándose en la rotación de piezas con superficies excéntricas o radiales (como ejes y bridas), logrando una configuración única y un mecanizado todo incluido.

¿Necesita mecanizar las piezas mecanizadas en 5 ejes mencionadas anteriormente o no está seguro de su compatibilidad? Contacte con JS Precision para obtener un servicio integral gracias a su amplia experiencia en el mecanizado de 5 ejes de piezas complejas. Envíe sus requisitos para recibir una evaluación gratuita de viabilidad del mecanizado.

Figura 3 El mecanizado CNC de cinco ejes tiene ventajas particulares en industrias de alta precisión, como la producción de componentes complejos como álabes de turbinas y piezas de motores para la industria aeroespacial.

Caso práctico: De la lucha en tres ejes al éxito en cinco: rediseño de la carcasa de una turbina

En cuanto a la comparación de las ventajas del CNC de 3 ejes frente al de 5 ejes en la práctica, es más eficaz presentarla con un ejemplo. A continuación, se presenta un caso práctico de JS Precision que ayudó a un cliente a superar las dificultades del mecanizado de 3 ejes con el de 5 ejes:

Motivaciones del cliente

Una pequeña carcasa de acero inoxidable de una turbina de un determinado fabricante de equipos energéticos fue mecanizada originalmente mediante CNC de 3 ejes con 4 procesos de sujeción.

Esta pieza contiene 8 canales de fluido inclinados y bridas irregulares, y existen cuellos de botella obvios en el mecanizado de 3 ejes: el tiempo de procesamiento de una sola pieza es de hasta 28 horas y el tiempo de entrega se retrasa severamente.

La perpendicularidad y la precisión de la posición de los orificios en diferentes superficies son difíciles de garantizar de forma estable, con una tasa de defectos de hasta el 8 % . La sujeción repetida provoca una mala consistencia de las piezas, lo que afecta la eficiencia del ensamblaje posterior.

Solución de precisión JS

Tras recibir los requisitos, JS Precision realizó un análisis exhaustivo de la estructura de la pieza y el método de procesamiento original. Entendemos que la complejidad de la estructura de la pieza es la razón por la que las ventajas del mecanizado CNC de 3 ejes frente al de 5 ejes son evidentes. El mecanizado CNC de 5 ejes puede solucionar básicamente los problemas de errores de sujeción y mejorar la eficiencia.

Nuestra solución es la siguiente:

• Reevaluación del proceso: una reevaluación del proceso de mecanizado de piezas reveló que los pasajes de fluido inclinados y las bridas irregulares eran las principales dificultades de mecanizado, por lo que se diseñaron estrategias en consecuencia.
• Selección de equipo: Para nuestro proyecto, elegimos un centro de mecanizado CNC de 5 ejes DMG MORI de fabricación alemana. Este equipo permite mecanizar piezas complejas con precisión .
• Optimización de sujeción: se desarrollaron herramientas específicas para la sujeción única de la pieza para eliminar el problema de errores de sujeción múltiples.
• Programación: Se logró optimizar la trayectoria de la herramienta con software de programación CAM. Se realizó un fresado lateral para cortar las superficies inclinadas. Las etapas de taladrado y fresado de los canales de refrigeración se combinaron en un solo programa para reducir el tiempo de cambio de proceso.

Comparación de datos

Resultados

Al utilizar las soluciones de mecanizado CNC de 5 ejes, el cliente pudo aumentar la calidad de las piezas que se ensamblaban y al mismo tiempo mejorar la capacidad de cumplir con los requisitos de producción anualmente sin tener que realizar ninguna inversión.

El cliente logró reducir los costos de producción en un 22% , el ciclo de entrega en un 64% y la competitividad de los mercados en un margen significativo.

Si usted también tiene problemas de mecanizado similares y desea mejorar la calidad, los plazos de entrega y reducir los costes con el mecanizado de 5 ejes, no dude en ponerse en contacto con JS Precision . Crearemos una solución de mecanizado de 5 ejes a medida, totalmente adaptada a las necesidades de su proyecto. Comparta la información de su proyecto para obtener recomendaciones gratuitas de optimización de procesos y presupuestos de mecanizado de 5 ejes.

Figura 4 Carcasa de acero inoxidable de una turbina pequeña

¿Puede personalizarnos una solución de mecanizado CNC de 5 ejes?

JS Precision se especializa en satisfacer necesidades de mecanizado de 5 ejes a medida. Su principal fortaleza reside en el soporte técnico integral que ofrece gracias a su amplia experiencia en ingeniería. Desde la carga de planos 3D, realizamos un seguimiento durante todo el proceso para transformar los requisitos de diseño en soluciones de implementación eficientes y económicas .

Principales responsabilidades del equipo del proyecto:

• Análisis de fabricabilidad para detectar con antelación piezas difíciles de mecanizar y puntos de desperdicio de costes.
• Simulación de varias rutas de proceso (simulador para procesos puros de 3 ejes, 3+2 ejes y 5 ejes vinculados).
• Ofreciendo soluciones transparentes.
• Integración de otros servicios de valor añadido como medición de coordenadas y ensayos no destructivos .

Nuestro proceso de personalización

• Alineación en la comprensión sobre el desempeño, el presupuesto y la aplicación.
• Optimización competitiva de soluciones de procesos.
• Proceso de ejecución claro y compartición en tiempo real del progreso de la ejecución .
• Optimización de parámetros continuos para reducir costos mediante la mejora de la eficiencia después de la producción en masa.

Comience su proyecto hoy

¿Necesitas trabajo personalizado? Simplemente envíe los dibujos de sus piezas y la información básica, y nos comunicaremos con usted con una recomendación profesional en 24 horas o menos, incluido un estudio de fabricación de mecanizado de 5 ejes, una recomendación de CNC de 5 ejes frente a 3 ejes y una cotización de precio.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Puede una máquina CNC de 5 ejes producir siempre un mejor acabado de superficie que una de 3 ejes?

Sí. En el caso del mecanizado de superficies, por ejemplo, el mecanizado CNC de 5 ejes permite que la herramienta de corte se mantenga en una posición de corte óptima , lo que evita defectos en el rango de baja velocidad lineal alrededor del centro de la fresa esférica y logra un acabado superior. Esta es una de las diferencias más notables en la calidad del mecanizado en comparación con el mecanizado CNC de 3 ejes.

P2: Mi proyecto implica un trabajo complejo, pero tengo fondos limitados. ¿Hay alguna opción intermedia?

Sí. La mejor opción económica sería el mecanizado de posicionamiento de 3+2 ejes (también conocido como mecanizado de indexación). Consiste en rotar la pieza de trabajo a un ángulo determinado y mecanizarla fijándola. Posteriormente, se realiza el mecanizado en modo de 3 ejes. Si bien no se trata de corte continuo, contribuye considerablemente a reducir el precio de un CNC de 5 ejes.

P3: ¿Cuál es el tamaño de lote más pequeño para una máquina de 5 ejes?

No hay límite de tamaño mínimo de lote en el mecanizado de 5 ejes. Incluso para la producción de prototipos de una sola pieza, si la geometría es suficientemente compleja, el mecanizado de 5 ejes suele ser la mejor opción, ya que reduce el tiempo de diseño y fabricación de herramientas, lo que lo hace ideal para la fabricación rápida de prototipos y la producción de pruebas en lotes pequeños.

P4: ¿Cómo determinar si un proveedor realmente tiene capacidad de mecanizado de 5 ejes?

Esto se puede determinar en tres dimensiones: primero, preguntar si tienen muestras físicas o videos que puedan demostrar piezas mecanizadas típicas de 5 ejes que han mecanizado, segundo, qué métodos y equipos utilizan para medir la precisión de sus artículos, tercero, cuál es el ciclo de calibración de precisión de su máquina herramienta, cómo se ejecuta el proceso de control de calidad.

Q5: ¿Cuál es la diferencia entre un torno fresador-torneado de 5 ejes y un centro de mecanizado vertical de 5 ejes?

Los escenarios de uso principales son diferentes. El torno de 5 ejes se usa principalmente para torneado y es bueno para procesar piezas rotativas, el centro de mecanizado vertical de cinco ejes se usa principalmente para fresado, es bueno para procesar piezas tipo caja y piezas tipo molde, debe determinarse de acuerdo con las características principales de la pieza.

P6: ¿Están garantizados el tiempo de entrega y la comunicación al realizar el mecanizado CNC de 5 ejes en China?

Garantizado. Esto es posible gracias a los equipos de gestión de proyectos y comunicación de proveedores globales como JS Precision. Los procesos son prácticamente transparentes gracias al uso de plataformas en línea estandarizadas para el seguimiento de proyectos. El plazo de entrega y el proceso de comunicación serán los mismos que los de los proveedores globales, con mayores ventajas en cuanto a costes.

P7: ¿Qué formatos de archivos de diseño aceptan?

Admitimos muchos formatos de archivo de diseño comunes, pero para diseños 2D y 3D, solo admitimos diseños en formato STEP, IGES, SLDPRT o X_T. También aceptamos diseños en formato DXF o DWG para diseños 2D. El formato neutro más común para diseños es STEP.

P8: ¿Puede la máquina CNC de 5 ejes procesar materiales compuestos o plásticos además de metales?

Sí. El mecanizado de compuestos de alto rendimiento como fibras de carbono, plásticos de ingeniería como PEEK y bloques de resina en la fabricación de prototipos también se realiza mediante mecanizado CNC de 5 ejes. Esto también incluye el moldeo de alta precisión de formas complejas.

Resumen

La decisión de elegir entre mecanizado CNC de 5 ejes o de 3 ejes implica mucho más que simplemente elegir entre calidad de gama alta o baja. Si bien el mecanizado de 3 ejes puede seguir siendo una opción económicamente irremplazable para la fabricación de componentes sencillos, su punto fuerte, la posibilidad de realizar mecanizados complejos en una sola configuración, le otorga una excelente relación precio-rendimiento .

Al seleccionar un centro de mecanizado de 5 ejes, es fundamental conocer la complejidad de la pieza a mecanizar. Elegir un buen fabricante de centros de mecanizado CNC de 5 ejes es fundamental.

JS Precision , con capacidad completa para trabajos de 3 ejes, 5 ejes y fresado-torneado , se dedica a brindarle un análisis objetivo del rendimiento del proceso y de la fabricación, sin las limitaciones impuestas por nuestras máquinas. Podemos adaptar sus diseños para que alcance la precisión con rendimiento y economía.