Fresado CNC de 3 ejes vs. 5 ejes: Su guía para tomar decisiones sobre precisión, eficiencia y costo

Elegir entre fresado CNC de 5 ejes o de 3 ejes es una de las principales dificultades que enfrentan las empresas manufactureras al producir piezas de maquinaria. Por ejemplo, supongamos que necesita fabricar una pieza de maquinaria. Puede ser un simple soporte de montaje o una pieza aeroespacial compleja.

En el primer caso, una máquina herramienta CNC de 3 ejes de alta eficiencia es suficiente, mientras que en el segundo, solo la tecnología CNC de 5 ejes es capaz de implementarlo a partir de un modelo digital . Para lograr el equilibrio entre precisión, eficiencia y coste, cada proyecto se enfrenta a una decisión crucial.

En esta guía, exploraremos las diferencias entre los centros de mecanizado de fresado CNC de 3 y 5 ejes, el costo real del fresado CNC de alta precisión y cómo puede decidir cuándo el servicio de fresado CNC de China puede brindarle los mejores beneficios.

Resumen de la respuesta principal

Hallazgos clave

• La elección entre fresado de 3 ejes o de 5 ejes está determinada en la mayoría de los casos por la complejidad geométrica , no necesariamente por la necesidad de precisión.
• El fresado CNC de 3 ejes es la mejor solución para equilibrar la precisión y el costo del fresado CNC bajo los requisitos estándar de tolerancia.
• La tecnología de 5 ejes puede mejorar la precisión general y la calidad de la superficie de piezas tan complicadas al reducir la cantidad de configuraciones.
• Es muy importante tener en cuenta que la cadena de suministro china tiene el potencial de minimizar los costos de producción de piezas de fresado CNC en la producción en masa y mejorar la eficiencia de la misma.

¿Por qué confiar en esta guía? Fresado CNC práctico de 5 ejes de JS Precision

A lo largo de 15 años de fabricación profesional en fresado CNC, JS Precision ya es un estándar de la industria con más de 5.000 casos exitosos, experiencia en el manejo de más de 200 clientes globales de alto nivel y certificaciones de sistemas de calidad ISO 9001 y AS9100.

Contamos con 28 máquinas de mecanizado de 5 ejes y 45 de 3 ejes con CNC avanzado y sistemas de monitorización inteligente. Estos sistemas permiten monitorizar en tiempo real el desgaste y el tamaño de las herramientas durante el procesamiento.

Además, contamos con equipos de prueba completamente funcionales, como máquinas de medición de coordenadas y perfiladores. Esto nos ha permitido garantizar una precisión de mecanizado de ±0,005 mm , satisfaciendo así los requisitos de procesamiento de industrias de alto nivel como la aeroespacial y la de equipos médicos.

Nuestro equipo principal está formado por expertos con más de 10 años de experiencia, quienes han resuelto numerosos problemas de mecanizado de piezas complejas para diversas industrias, como la aeroespacial y la médica. Nuestros datos no ocultan la verdad:

Nuestro porcentaje de fallos en piezas de fresado CNC es siempre inferior al 0,3% y la tasa de recompra de nuestros clientes es del 75%. Mediante la optimización de procesos, ayudamos a nuestros clientes a reducir los costes de producción entre un 20% y un 30% de media. Esta sólida experiencia, datos y casos prácticos confieren a esta guía su practicidad y autoridad.

¿Quiere evitar problemas en el mecanizado de piezas complejas? Contacte con el equipo de JS Precision ahora mismo, indíquenos el material de sus piezas, los requisitos de tolerancia y el volumen de producción. Recibirá una solución de mecanizado personalizada gratuita y un cálculo de costos para minimizar los riesgos de selección.

¿Qué puede hacer el fresado CNC de 5 ejes que el de 3 ejes no puede?

La principal diferencia en las tecnologías de fresado CNC reside en el número de ejes de movimiento, lo que determina directamente las posibilidades y la eficiencia del mecanizado de piezas . A medida que los diseños de piezas van más allá de las cavidades planas y verticales básicas, aparecen claras limitaciones en el fresado CNC de 3 ejes.

La principal ventaja de las fresadoras CNC de 5 ejes reside en sus dos ejes rotatorios adicionales, que permiten trabajar con geometrías inusuales . Permiten procesar fácilmente piezas de fresado CNC complejas, imposibles de lograr con el mecanizado de 3 ejes. Además, la mejora efectiva de la eficiencia del mecanizado y la reducción del desgaste de las herramientas permiten reducir aún más los costos generales de producción.

Características típicas de las piezas que están más allá de la capacidad del mecanizado de 3 ejes:

• Mecanizado multicara: el mecanizado de cinco caras de una pieza en una configuración con relaciones posicionales precisas entre caras sin múltiples pasos de posicionamiento.
• Superficies curvilíneas complejas en curso: ejemplos de dichas superficies son las palas de impulsores, las hélices y los moldes de automóviles, que requieren un cambio continuo en el ángulo de la herramienta para producir superficies continuas y lisas.
• Cavidades profundas y características de la pared lateral: al mecanizar cavidades profundas utilizando herramientas cortas en ángulo, se elimina el problema de la colisión de la máquina herramienta, se mejora la rigidez del proceso de mecanizado y se reducen los errores debidos a la vibración.
• Agujeros y púas irregulares: Creación de agujeros que no sean perpendiculares al plano de referencia o características superficiales irregulares con formas cóncavas sin el requerimiento de herramientas específicas.

Figura 1 Diagrama esquemático de la estructura de una máquina herramienta CNC de cinco ejes, que resalta la relación entre el plato giratorio del eje AB, la caja del husillo y varios ejes de movimiento.

La verdad sobre la precisión: ¿Es suficiente la precisión del fresado CNC de 3 ejes?

Precisión no significa algo absoluto, sino la precisión necesaria. Según la norma ISO 286-1 , su suficiencia depende de los requisitos de tolerancia del plano de la pieza , más que del límite de precisión teórico del propio equipo. Ya sea fresado CNC de 3 o 5 ejes, solo la precisión que cumple con los requisitos de la pieza es realmente valiosa.

Rendimiento real de precisión de 3 ejes

En realidad, la precisión de las fresadoras CNC modernas de 3 ejes puede alcanzar una precisión de posicionamiento de ±0,025 mm o incluso superior . Gracias al uso de herramientas de corte de precisión y procedimientos de mecanizado estandarizados, dicha precisión se puede mantener.

Para la gran mayoría de piezas de fresado CNC, como soportes mecánicos, carcasas y accesorios, este sistema cumple plenamente con el requisito de tolerancia convencional de ±0,1 mm y es una opción fiable y económica . Este nivel de precisión ya cubre los requisitos básicos de diversas industrias, como la electrónica de consumo y la maquinaria general.

¿Cuándo debemos buscar una alta precisión en 5 ejes?

En el caso de piezas con ángulos espaciales complicados que involucran tolerancias estrictas como +/− 0,025 mm, las desviaciones acumuladas de varios procesos de sujeción tienden a ser un desafío para el fresado CNC de 3 ejes.

En esta situación, las fresadoras CNC de 5 ejes tienen la función de completar el mecanizado de múltiples caras con una sujeción única, lo que elimina errores de posicionamiento repetitivos y juega un papel esencial para lograr un fresado CNC de alta precisión.

Especialmente para piezas de precisión con requisitos muy estrictos de equilibrio dinámico y precisión posicional, la aplicación de la tecnología de 5 ejes mejora la precisión del mecanizado.

¿Necesita verificar si la precisión del fresado CNC de 3 o 5 ejes cumple con sus requisitos? Solicite una consulta personalizada con un miembro del equipo de ingeniería de JS Precision. Le proporcionaremos informes de inspección de piezas similares, lo que le permitirá comprender intuitivamente la precisión del mecanizado.

Fresado CNC de precisión económico: ¿realmente económico? La verdad sobre el costo total

Buscar la "alta precisión económica" es una falacia. El costo real debería ser el "costo total por pieza calificada", no la velocidad de procesamiento de la máquina herramienta. En este contexto, el costo total no solo abarca el costo de procesamiento, sino también el costo de las herramientas, los costos de personal y gestión, y las pérdidas por desperdicios.

Además, no deben pasarse por alto los costos de los pedidos por incumplimiento y la acumulación de inventario debido a fallas en las entregas. Los distintos tipos de tecnologías de fresado CNC implican costos muy diferentes. Tenga cuidado con las consecuencias adversas que podrían derivar de buscar ciegamente la opción más barata.

Composición de los costos de procesamiento de una sola pieza

Ventajas de costo de "Hecho en China"

En China, debido a la cadena industrial completa y la capacidad de producción a gran escala, tanto el fresado CNC de 3 ejes como el fresado CNC de 5 ejes pueden adquirir precios muy competitivos para el servicio de fresado CNC en China.

Esto permite que la búsqueda de fresado CNC de precisión barato en China sea una estrategia viable a nivel mundial , en particular cuando se requieren servicios integrados como paquetes de postanodizado y tratamiento térmico, disminuyendo así los costos de coordinación de la cadena de suministro.

Industrias en demanda: ¿Quién necesita servicios de fresado CNC de alta precisión?

Hay algunas industrias que requieren estándares de productos tan altos que naturalmente actúan como una fuerza impulsora detrás del fresado CNC de alta precisión. En las diversas industrias mencionadas anteriormente, los componentes de fresado CNC requieren criterios estrictos de precisión, propiedades y acabado de la superficie , y la mayoría requiere la capacidad de resistir un entorno operativo complicado.

También tienen requisitos extremadamente altos en cuanto a vida útil y fiabilidad de las piezas. Las ventajas de la tecnología de fresado CNC de 5 ejes se aprovechan al máximo en estos campos, satisfaciendo con precisión las necesidades de las aplicaciones de alta gama.

• Aeroespacial: Álabes de motor, piezas estructurales (aleaciones de titanio, aleaciones de alta temperatura), que requieren muy poco peso, muy alta resistencia, tolerancias dimensionales estrictas .
• Dispositivos médicos: Dispositivos ortopédicos, instrumental quirúrgico. En este caso, los materiales biocompatibles y las superficies ergonómicas requieren una precisión estrechamente vinculada a la seguridad del paciente.
• Automoción Competición y Alta Gama: Piezas de motor, hardware de suspensión ligero, centrándose en la velocidad y la durabilidad, con necesidades de precisión de mecanizado muy altas.
• Óptica y semiconductores: barriles y carcasas de lentes y paquetes de semiconductores que requieren una estabilidad dimensional y un acabado superficial ultra altos para evitar la degradación de la óptica.

Si pertenece a alguna de las industrias mencionadas anteriormente y necesita servicios de fresado CNC de alta precisión, eche un vistazo a los estudios de casos de la industria en JS Precision para comprender cómo manejamos las operaciones de mecanizado para clientes similares.

Figura 2. Mecanizado CNC de 5 ejes de un motor aeroespacial blisk.

La matriz de decisión definitiva: fresado CNC de 3 ejes frente a fresado CNC de 5 ejes

La elección no debe basarse en especulaciones, sino en una lógica clara de toma de decisiones. Solo combinando las características de las piezas, los requisitos de precisión y el presupuesto se puede seleccionar la tecnología de fresado CNC más adecuada , sin desperdiciar recursos ni afectar la calidad del producto.

A continuación se muestra una comparación de los parámetros principales de los dos métodos de mecanizado para ayudarle a realizar un juicio más intuitivo:

Situaciones en las que es necesaria una elección fuerte de 3 ejes:

• Las geometrías son principalmente prismáticas, con superficies simples no curvas y lados que no son profundos e involucran solo mecanizado plano y vertical.
• Lotes de gran tamaño y plantillas especializadas para un mecanizado multifacético eficiente y un control de errores acumulativos.
• El presupuesto del proyecto es fundamental y la precisión requerida es suficiente (±0,1 mm).

Se debe considerar seriamente la situación de los 5 ejes:

• Tiene superficies curvas o ángulos que requieren mecanizado desde diferentes direcciones. Se requiere sujeción varias veces para el mecanizado en 3 ejes.
• Cuanto menos veces se realice la sujeción, más importante será mantener las tolerancias críticas .
• Aunque los componentes pueden parecer simples en diseño, el mecanizado de 5 ejes puede resultar en menores tiempos y costos de mecanizado a través de una única sujeción.

Figura 3 Diferencias estructurales y del sistema de coordenadas entre la máquina herramienta vertical de tres ejes izquierda (con volante) y la máquina herramienta de cinco ejes derecha (incluido el eje giratorio).

¿China mantiene la ventaja en el suministro de piezas de fresado CNC de gran volumen?

En la producción en masa de piezas de fresado CNC, los beneficios para China van mucho más allá del precio unitario inicial . Con una cadena industrial completa, una capacidad de producción a gran escala y una rica experiencia en procesos, el servicio de fresado CNC de China se ha convertido en el socio preferido para la producción en masa global.

Puede proporcionar a los clientes servicios de mecanizado más estables y eficientes y, al mismo tiempo, puede responder a los cambios en las cantidades de los pedidos y abordar las necesidades de los clientes en materia de iteración del diseño.

Ventajas integrales más allá del precio unitario:

• Resiliencia de la cadena de suministro: acceso rápido a materias primas, piezas comunes, herramientas de corte y servicios de tratamiento de superficies, evitando así el riesgo asociado a la interrupción de la producción.
• Capacidad de producción a gran escala: una fábrica adapta fácilmente la programación de muchas máquinas herramienta para cumplir con pedidos de producción a gran escala.
• Experiencia en optimización de procesos: Los ingenieros tienen una experiencia significativa en la mejora de costos y eficiencia para producciones a gran escala (por ejemplo, gestión de la vida útil de las herramientas y programación) y han trabajado continuamente para reducir los costos por unidad.

¿Planea la producción en masa de piezas de fresado CNC? Contacte con JS Precision para conocer nuestros servicios de producción en masa, disfrutar de presupuestos económicos de fresado CNC de precisión y garantías de entrega estables, lo que hará que sus productos sean más competitivos en el mercado.

Caso práctico: Cómo lograr una precisión de 0,05 mm: Cómo ahorrar un 30 % en costes totales a los fabricantes de drones

Cliente y desafío

Una empresa líder europea de drones necesitaba soportes de motor ligeros de aleación de aluminio 7075. Se trata de una pieza fresada CNC de estructura compleja con varios orificios de inclinación y caras curvas, que requieren un equilibrio dinámico elevado . Por lo tanto, la tolerancia de esta pieza es muy crítica: ±0,05 mm.

Para ello, el prototipo inicial se mecanizó en numerosos pasos mediante fresado CNC local de 3 ejes, con un coste de hasta 85 $ por pieza. Además, debido a las múltiples operaciones de sujeción, la acumulación de errores provocó una baja consistencia del producto, con una tasa de defectos superior al 5 % , lo que afectó gravemente los planes de producción en masa.

Solución de precisión JS

1. Rediseño del proceso: todas las formas externas, cavidades y roscas se mecanizan mediante la tecnología de fresado CNC de 5 ejes utilizada en una sola operación de sujeción.

2. Optimización de parámetros: Para mejorar la velocidad de corte y el avance, a fin de superar las altas propiedades de resistencia y endurecimiento por deformación de la aleación de aluminio 7075 , se utilizó un fluido de corte especial para reducir eficazmente las rebabas de mecanizado y lograr un acabado superficial Ra < 0,8 μm, que cumple dinámicamente con los requisitos de equilibrio.

3.Aceleración a la producción en masa: luego de validadas las muestras iniciales, se fabricaron las plantillas especiales en la cadena de suministro nacional, lo que mejoró la ruta de procesamiento en el flujo de trabajo, acortando así el tiempo de producción de cada pieza de 45 minutos a 28 minutos .

Resultados y datos

Finalmente, se fabricaron 10.000 productos con una tasa de defectos inferior al 0,2 %. Gracias a la logística integrada y la producción en masa, el precio unitario de cada producto se redujo a 59,5 $ . Además, el coste total incurrido se redujo un 30 % en comparación con el plan original del cliente.

Posteriormente, el cliente confió el negocio de procesamiento de más series de productos a JS Precision y establecimos una relación de cooperación a largo plazo.

¿Desea lograr resultados similares en ahorro de costes y mejora de la eficiencia para su cliente? Comparta los detalles de la pieza de fresado CNC que utiliza para el cliente y JS Precision diseñará una estrategia similar de ahorro de costes y mejora de la precisión.

Asiento de motor de aleación de aluminio Figura 4 para dron

Asociarse con JS Precision China: Su hoja de ruta hacia un fresado CNC exitoso

Para transformar sus diseños en piezas fresadas CNC de alta calidad es necesario contar con un socio confiable.

JS Precision, empresa con amplia experiencia en soluciones de fresado CNC en China, utiliza nuestra tecnología de fresado CNC de alta precisión , nuestra experiencia en proyectos y nuestros controles de calidad para ofrecer soluciones integrales, desde la optimización del diseño hasta la producción a gran escala. Cada paso del proceso es supervisado por expertos.

Proceso de tres pasos para una colaboración exitosa:

• Comunicación de requisitos: Necesitamos modelos 3D completos o dibujos 2D que describan las especificaciones de tolerancia más importantes en la designación del material, el proceso de superficie o la cantidad de componentes necesarios.
• Trabajar con comentarios de ingeniería: Los ingenieros de JS Precision realizarán estudios de fabricación y propondrán recomendaciones para la ingeniería de espesores de pared, filetes y tolerancias para minimizar costos.
• Comience con lotes pequeños: se recomienda comenzar la fabricación de prueba con lotes pequeños para validar un proceso y la calidad y luego proceder a la fabricación en masa.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Necesito proporcionar archivos de programación de 5 ejes?

No. Todo lo que tiene que proporcionarnos son archivos 3D estándar y dibujos 2D , y nosotros, en JS Precision, ejecutaremos toda la programación, garantizando precisión y eficiencia durante los procesos de mecanizado.

P2: ¿Qué acabado superficial se puede lograr con el mecanizado de 5 ejes?

El acabado superficial del mecanizado de 5 ejes dependerá del material a mecanizar, pero es posible un acabado de Ra de 0,4 μm a 0,8 μm . Sin embargo, si se requiere un acabado más fino, se puede lograr un acabado espejo mediante el proceso de pulido.

P3: ¿Cuál es el tamaño mínimo de característica que se puede mecanizar?

En el mecanizado, JS Precision utiliza microherramientas para producir ranuras o agujeros de 0,1 mm de ancho. El tamaño del mecanizado se ajusta en función de la dureza del material y la profundidad del mecanizado.

P4: ¿Cómo se garantiza la consistencia en grandes lotes de piezas?

Controlamos estrictamente cada proceso de producción a través de múltiples medidas , como procedimientos operativos estandarizados, inspección completa del primer artículo, muestreo en proceso y control estadístico del proceso para garantizar la consistencia de los componentes de fresado CNC a gran escala.

P5: ¿El tiempo de entrega es largo cuando se obtiene desde China?

El tiempo promedio de envío es de 2 a 4 semanas . Sin embargo, JS Precision también ofrece servicios de fabricación acelerada o transporte aéreo para atender las necesidades urgentes de sus proyectos.

P6: ¿Qué informes de inspección de calidad proporciona?

Podemos proporcionar informes de inspección de primera pieza, de dimensión completa e informes de inspección de certificación de materiales según lo requiera el cliente . Contamos con los equipos de prueba necesarios, como máquinas de medición de coordenadas y perfilómetros, para garantizar la precisión de los resultados de las pruebas.

P7: ¿Cómo se gestionan los tratamientos de superficies complejos?

JS Precision ofrece un servicio integral para tratamientos de superficies como anodizado, galvanoplastia, arenado y pintura. Todos estos servicios pueden realizarse antes del envío sin necesidad de coordinación adicional por parte del cliente.

P8: ¿Cómo se garantiza la comunicación y la gestión de proyectos?

Proporcionamos a cada cliente un gestor de proyectos y soporte completo de comunicación en inglés. Le mantenemos informado por correo electrónico y mensajería instantánea.

Resumen

Asegurarse de que la decisión de elegir entre fresado CNC de 3 ejes y de 5 ejes esté bien informada y considere la mejor sinergia posible de costos del proyecto y tiempos de finalización . El fresado CNC de 3 ejes está fortaleciendo el núcleo de la industria manufacturera debido a su inigualable relación costo-beneficio, y el fresado CNC de 5 ejes está impulsando la innovación de vanguardia debido a su fuerte poder de procesamiento geométrico.

Cualquiera que sean sus necesidades, acceder al proceso de fabricación chino, especialmente a través de una asociación con JS Precision, que tiene toda la cadena de proceso desde el prototipo de precisión hasta la producción en volumen, puede abrirle importantes potenciales de eficiencia y ahorro de costos.

Tus diseños son dignos de ser implementados perfectamente con procesos óptimos.

Suba hoy mismo sus archivos CAD a nuestro sistema de cotización en línea JS Precision y obtenga una cotización clara con análisis del proceso y sugerencias en 24 horas. No solo le ayudamos a fabricar piezas, sino también a crear productos confiables.