Usinagem CNC de 5 eixos: definição, processo e tipos | JS Precision

Na busca da engenharia moderna pelo desempenho máximo, os produtos atuais têm apresentado formas cada vez mais complexas : desde pás de turbinas com superfície perfeitamente aerodinâmica, passando por estruturas aeroespaciais de formato irregular desenvolvidas para redução de peso, até implantes médicos que se integram ao esqueleto humano.

A fabricação dessas peças passou a representar desafios quase obsessivos para as técnicas de usinagem tradicionais. A usinagem CNC de 5 eixos é a resposta definitiva para esse desafio.

Não se trata apenas de uma máquina-ferramenta capaz de se mover em cinco direções, mas sim de uma filosofia voltada para a obtenção de "formas perfeitas em uma única configuração" por meio de um pensamento complexo de usinagem CNC.

Este guia ajudará você a compreender completamente a definição, o processo e os tipos de usinagem CNC de 5 eixos, para que você possa utilizar a tecnologia sem dúvidas sobre sua adequação ao seu projeto. Ele também compartilha algumas experiências práticas da JS Precision nessa área, oferecendo uma referência confiável para suas necessidades de fabricação.

Resumo das Respostas Principais

Guia do Engenheiro de Precisão JS: Explicação Abrangente da Tecnologia de Usinagem de 5 Eixos

A usinagem CNC de 5 eixos da JS Precision está profundamente envolvida neste setor há 12 anos e desempenhou um papel decisivo, não apenas por meio de.

Nossa empresa possui as certificações ISO 9001 (sistema de gestão da qualidade), AS9100 (indústria aeroespacial) e ISO 13485 (sistema de gestão da qualidade para dispositivos médicos). Além disso, contamos com 30 máquinas CNC de 5 eixos de alta tecnologia, de marcas como DMG MORI e Mazak.

Já processamos mais de 100.000 peças complexas para mais de 800 clientes nos setores aeroespacial, médico e de drones, incluindo um fabricante aeroespacial líder e uma empresa líder em dispositivos médicos.

Por exemplo, as peças estruturais da câmara de combustão do motor, fabricadas para um cliente da indústria aeroespacial, foram processadas com liga de titânio Ti6Al4V e atingiram uma tolerância de ±0,005 mm.

Concluímos a produção mensal em massa de 5.000 componentes de implantes espinhais em PEEK de grau médico para clientes da área da saúde, mantendo uma taxa de aprovação superior a 99,8%. Além disso, atingimos uma capacidade de produção anual de 20.000 estruturas integradas para um fabricante de drones, garantindo uma taxa de defeitos inferior a 0,1%.

Este não é um guia teórico, mas sim uma síntese da nossa experiência prática ao longo dos anos. Cada ponto foi verificado na produção real, e você pode confiar plenamente no seu profissionalismo e praticidade.

Se você precisa de serviços confiáveis ​​de usinagem CNC de 5 eixos, a JS Precision possui vasta experiência no setor, certificações reconhecidas e pode fornecer equipamentos de ponta para oferecer uma solução de usinagem precisa. Envie-nos os requisitos da sua peça e entraremos em contato em breve. Entre em contato e vamos começar!

O que é uma máquina CNC de 5 eixos? Uma revolução na fabricação que vai além das três dimensões.

Após compreender a expertise da JS Precision em usinagem CNC de 5 eixos, talvez você se pergunte: o que exatamente é uma máquina CNC de 5 eixos? Por que ela é considerada uma revolução na manufatura que vai além das três dimensões?

Definição básica

Uma máquina-ferramenta CNC de 5 eixos é um dispositivo avançado que adiciona dois eixos rotativos aos três eixos lineares tradicionais: os eixos X, Y e Z controlam os movimentos de avanço e recuo, esquerda e direita, para cima e para baixo da máquina, respectivamente.

Isso permite que a ferramenta de corte se aproxime da peça de trabalho por múltiplos ângulos, possibilitando usinagem em cinco lados e usinagem espacial contínua da superfície, algo que não seria possível com uma máquina-ferramenta de 3 eixos.

Análise do tipo central

O principal valor que uma máquina CNC de 5 eixos pode oferecer é "uma configuração, tudo pronto". Comparada com a usinagem de 3 eixos, ela aumenta a eficiência em mais de 50%, elimina erros de posicionamento e pode processar geometrias complexas, o que é a chave para sua influência revolucionária na manufatura.

Figura 1: Os dois eixos adicionais em uma máquina de cinco eixos determinam como os eixos A e B giram em torno de X, Y e Z.

Como é que a usinagem CNC de 5 eixos consegue atingir uma precisão impressionante de ±0,01 mm?

Após uma introdução aos princípios básicos das máquinas-ferramenta CNC de 5 eixos, pode-se perguntar: como é possível obter uma precisão tão impressionante quanto ±0,01 mm? Essa precisão é muito menor que o diâmetro de um fio de cabelo humano , que é de cerca de 0,05 mm.

1. Eliminação de erros:

A configuração em uma única etapa é a maneira fundamental de eliminar erros. A usinagem CNC convencional de 3 eixos exige muitos processos de fixação, e o acúmulo de erros de conversão de datum afeta a precisão. Em contraste, a usinagem CNC de 5 eixos completa todas as operações de usinagem em uma única configuração , sem o acúmulo de erros.

2. Vantagens de ferramentas mais curtas:

Como o ângulo da peça pode ser ajustado por dois eixos rotativos, a ferramenta de corte entra sempre em um ângulo excelente em relação à superfície usinada. Quanto mais curta a ferramenta, menor a vibração em altas velocidades. Ela também apresenta menor "deflexão da ferramenta" , melhorando a qualidade da superfície e a estabilidade dimensional .

3. Compensação de Precisão Dinâmica:

As máquinas CNC de 5 eixos de alta gama adotam múltiplos métodos para compensação de precisão, entre os quais alguns modelos podem fornecer correção de desvio em tempo real em um sistema de feedback de circuito fechado usando um codificador linear, parâmetros ajustados à temperatura para compensação de deformação térmica e compensação de folga para eliminação de erros de folga, garantindo alta precisão durante o corte em alta velocidade.

A precisão de até ±0,01 mm é alcançada por meio de máquinas-ferramenta de alta tecnologia, oficinas com temperatura controlada e calibração regular.

Quais materiais apresentam o melhor desempenho em uma máquina CNC de 5 eixos?

Além da precisão, alguns dos benefícios intrínsecos da usinagem CNC de 5 eixos incluem sua ampla adaptabilidade a diferentes materiais, tornando -a uma máquina versátil. Quais materiais funcionam melhor em uma máquina CNC de 5 eixos?

A usinagem CNC de 5 eixos permite trabalhar com praticamente todos os materiais usináveis, especialmente aqueles de alto valor ou de difícil usinagem. A JS Precision possui vasta experiência na usinagem de centenas de materiais e oferece ferramentas especiais para evitar o endurecimento de ligas de titânio, garantindo a biocompatibilidade com PEEK de grau médico em um ambiente rigorosamente controlado.

CNC de 3 eixos versus CNC de 5 eixos: qual é o seu retorno sobre o investimento?

Quando se trata de adaptabilidade de materiais, as pessoas geralmente focam sua atenção nos custos. Qual a diferença no retorno sobre o investimento (ROI) entre uma usinagem CNC de 3 eixos e uma de 5 eixos? É preciso considerar tanto a perspectiva da redução de custos quanto a do aumento do valor agregado.

Economia de custos aparente

Aumentando o valor oculto

A maioria das empresas investe em equipamentos de 5 eixos com custos e riscos elevados. Optar por serviços profissionais de usinagem CNC de 5 eixos pode proporcionar recursos de alto nível, evitar riscos e reduzir custos.

Se você está em dúvida entre usinagem CNC de 3 eixos e de 5 eixos , a JS Precision oferece serviços de usinagem CNC de 5 eixos com excelente custo-benefício. Sinta-se à vontade para nos enviar desenhos das peças e requisitos técnicos para obter uma solução detalhada, economizando seu tempo e evitando investimentos em equipamentos.

Figura 2: Qual é a diferença no retorno do investimento entre CNC de 3 eixos e CNC de 5 eixos?

Como desenvolver um processo de usinagem de 5 eixos para peças complexas usinadas por CNC?

Ao optar pela usinagem de 5 eixos, como desenvolver um plano de processo para uma peça complexa usinada por CNC? Abaixo, apresentamos nosso método de planejamento de processo em quatro etapas:

1. DFM (Design for Manufacturing): Os clientes devem, na fase inicial do projeto das peças, trabalhar em estreita colaboração com os engenheiros da JS Precision para realizar análises de projeto para manufatura. Com base nas características da usinagem de 5 eixos, a estrutura da peça será otimizada: ajuste da posição dos furos, simplificação das superfícies, melhoria da manufaturabilidade, redução de custos e diminuição do tempo de ciclo.

2. Seleção da estratégia: Adote a estratégia que combina usinagem de eixo fixo "3+2" com usinagem simultânea de 5 eixos. A configuração "3+2" é adequada para desbaste e usinagem multiangular, oferecendo alta eficiência, enquanto a usinagem simultânea de 5 eixos é adequada para acabamento superficial, garantindo precisão e qualidade da superfície.

3. Otimização do percurso da ferramenta: Aplique fresamento helicoidal e usinagem de contorno, entre outras técnicas, para reduzir o impacto, estabilizar as forças de corte, evitar sobrecortes devido à vibração e proteger a ferramenta, melhorando simultaneamente a qualidade.

4. Projeto de Dispositivos de Fixação: Na verdade, esses dispositivos de fixação personalizados são a base para a execução bem-sucedida de usinagem CNC complexa . Eles precisam garantir rigidez, impedindo a oscilação das peças, ao mesmo tempo que mantêm a amplitude dos eixos de rotação para evitar interferências.

Fabricamos peças usinadas e também oferecemos soluções de processo completas, desde o projeto até a produção em massa.

Para peças complexas usinadas por CNC que exigem projeto de processo, a JS Precision oferece serviços de usinagem CNC de 5 eixos, fornecendo suporte completo ao processo, desde a análise de DFM (Design for Manufacturing) até o projeto de dispositivos de fixação. Acompanhamos todo o processo para garantir que seu projeto seja produzido com eficiência. Entre em contato conosco para iniciar essa colaboração.

Quais são os parâmetros ideais para usinagem CNC de alta velocidade em 5 eixos?

A usinagem CNC de alta velocidade com 5 eixos pode melhorar ainda mais a eficiência. No entanto, não se trata apenas de aumentar a velocidade, mas sim de dominar os parâmetros essenciais. Mas, afinal, quais são esses parâmetros?

Conceito de usinagem de alta velocidade

O princípio subjacente à usinagem CNC de alta velocidade em 5 eixos é " alta velocidade, alto avanço, pequena profundidade de corte e pequeno espaçamento entre passos", ou seja, alta velocidade da ferramenta, grande deslocamento, pequena profundidade de corte e pequeno espaçamento entre passos. Isso se traduz em maior remoção de material por unidade de tempo e menor força de corte, resultando em melhor qualidade da superfície.

A Arte da Coordenação de Parâmetros

1. Correspondência entre Velocidade do Eixo e Taxa de Avanço: Calculada com base no diâmetro da ferramenta, número de canais e material. Por exemplo, durante a usinagem de liga de alumínio com uma ferramenta de metal duro de 10 mm e 4 canais, a velocidade do eixo deve ser ajustada para 10.000 rpm e a taxa de avanço para 1.500 mm/min para manter a espessura do cavaco em condições ideais e evitar o desgaste da ferramenta.

2. Aplicações da Fresagem Trocoidal: A área de aplicação das trajetórias de ferramenta trocoidais é para cavidades profundas/ranhuras estreitas, sem corte em toda a largura, reduzindo o estresse na ferramenta e, consequentemente, protegendo-a, além de proporcionar eficiência , especialmente em aplicações que envolvem materiais de difícil usinagem.

3. Função de Aceleração e Antecipação: A alta aceleração da máquina-ferramenta permite que as ferramentas atinjam a velocidade rapidamente, reduzindo o tempo ocioso de corte. A função de previsão analisa eventos antecipadamente no percurso da ferramenta, incluindo os parâmetros necessários para evitar desaceleração ou deformação da superfície.

Possuímos uma biblioteca com milhares de parâmetros validados, que equilibram eficiência e qualidade.

Se você precisa de serviços de usinagem CNC de alta velocidade com 5 eixos , a JS Precision possui bibliotecas de parâmetros profissionais e máquinas-ferramenta de última geração. Podemos usinar peças com eficiência para nossos clientes. Sejam cavidades profundas ou superfícies complexas, temos confiança em nossa capacidade de produzi-las com facilidade. Basta nos informar os requisitos das peças e encontraremos os parâmetros ideais.

Estudo de caso: Como a JS Precision remodela a estrutura principal de um drone usando usinagem de alta velocidade de 5 eixos.

Desafio do Cliente

Um fabricante de drones de uso industrial precisava produzir uma estrutura principal monobloco em liga de alumínio 7075. Tradicionalmente, a empresa utilizava uma máquina-ferramenta de 3 eixos que exigia a usinagem da estrutura em 5 peças, as quais eram então montadas em mais de 12 horas.

O erro de precisão da estrutura montada chegou a ±0,1 mm, o que não atende aos requisitos de estabilidade de voo. Havia muitos conectores, pesando até 1,2 kg, que impactavam o alcance de voo e representavam riscos em relação à resistência estrutural; alguns conectores soltos foram observados durante os testes.

Solução da JS Precision

1. Integração do projeto:

Integramos os projetos com base nos requisitos, transformando as 5 peças originais em uma única estrutura integrada. Esse projeto eliminou completamente todos os conectores e resolveu os problemas de erros de montagem e peso desde a sua origem.

Usinagem de alta velocidade com 2,5 eixos:

O centro de usinagem de alta velocidade de 5 eixos adotado foi o DMG MORI DMC 850 Vec. Primeiramente, removeu-se rapidamente 70% do material excedente utilizando o modo de eixo fixo "3+2" e, em seguida, passou-se para o modo de usinagem simultânea de 5 eixos para o acabamento, que incluiu algumas estruturas complexas, como superfícies curvas irregulares e canais de fluxo internos na estrutura, sem a necessidade de fixação secundária durante todo o processo.

3. Parâmetros Otimizados:

Para a liga de alumínio 7075, o valor da velocidade do fuso foi determinado em 18.000 rpm, a taxa de avanço em 8.000 mm/min e a profundidade de corte em 0,2 mm. Além disso, foi utilizada uma estratégia de fresamento trocoidal para evitar a sobrecarga da ferramenta na usinagem de ranhuras internas estreitas. O movimento suave durante a usinagem da superfície foi garantido pela função de antecipação de 100 segmentos do sistema CNC.

Conquistas e valores da nossa empresa

Por fim, conseguimos reduzir o tempo total de usinagem de 12 para 4 horas, aumentando a eficiência em 300%. Isso diminui o peso da estrutura em 15%, para 1,02 kg, com um aumento de 10% na autonomia. A rigidez geral aumentou em 40%, tornando-a mais resistente a impactos fortes.

O processo de usinagem com fixação única proporciona tolerâncias de ±0,008 mm nas peças, o que atende aos requisitos de estabilidade de voo e garante uma vedação perfeita, sem permitir a entrada de água da chuva nos circuitos internos.

Com essa estrutura, os clientes alcançaram uma carga útil e um alcance melhores em comparação com seus concorrentes, obtendo assim uma grande vantagem competitiva no mercado.

Figura 3: Estrutura principal integrada para veículo aéreo não tripulado em liga de alumínio 7075

Como identificar e estabelecer parceria com um fornecedor confiável de serviços de usinagem CNC de 5 eixos?

Considerando os benefícios da usinagem de 5 eixos mencionados acima, você pode estar procurando um fornecedor de serviços adequado. Como, então, identificar e firmar parceria com um fornecedor confiável de serviços de usinagem CNC de 5 eixos ? Resumi cinco critérios de avaliação essenciais.

1. Equipamentos técnicos: Verifique a marca da máquina-ferramenta, a precisão e a capacidade de fresagem e torneamento. Por exemplo, verifique se possuem uma máquina-ferramenta de 5 eixos, como DMG MORI ou MAZAK, e se a precisão de posicionamento atinge ±0,005 mm.

2. Equipe de Engenharia: Descreva sua experiência em programação CAM e engenharia de processos de peças. É necessário ter familiaridade com os softwares UG e Mastercam, ser capaz de definir processos e fornecer soluções com base nas necessidades específicas de cada peça.

3. Sistema de Qualidade: Verifique se eles possuem equipamentos de inspeção de grande porte, como máquinas de medição por coordenadas e scanners a laser. É muito difícil garantir a precisão das peças sem recursos de inspeção.

4. Experiência no setor: Avalie os estudos de caso de sucesso relacionados ao seu setor. Por exemplo, o setor aeroespacial exige experiência com materiais resistentes a altas temperaturas, enquanto aplicações médicas requerem experiência em biocompatibilidade.

5. Comunicação e Transparência: Observe se eles conseguem elaborar planos de processo claros, fornecer feedback sobre o progresso e elaborar relatórios de inspeção. A transparência na comunicação proporciona maior tranquilidade.

Os cinco padrões da JS Precision incluem 30 máquinas-ferramenta de 5 eixos de alta qualidade, sendo 10 delas centros de torneamento e fresamento, engenheiros com uma média de mais de 8 anos de experiência, equipamentos de teste totalmente implementados, inúmeros estudos de caso em diversas áreas e transparência no progresso dos projetos.

Trabalharemos constantemente para nos tornarmos um "departamento externo de P&D e fabricação" confiável para clientes na complexa área de usinagem CNC.

Figura 4: Avalie a confiabilidade dos fornecedores de serviços de usinagem CNC de 5 eixos examinando seus equipamentos técnicos.

Perguntas frequentes

Q1: Qual é a tolerância mínima geralmente alcançável na usinagem de 5 eixos?

Na JS Precision, com equipamentos de alta qualidade e controle rigoroso, a precisão pode chegar a ±0,01 mm , atingindo inclusive ±0,005 mm em alguns detalhes, atendendo assim às exigências de peças de alta precisão.

Q2: A programação de 5 eixos é muito demorada e difícil?

A programação para máquinas de 5 eixos é mais complexa em comparação com máquinas de 3 eixos. Programar essas máquinas exige software CAM avançado e grande experiência. Na JS Precision, no entanto, superamos esse desafio para você com nossas equipes de programação profissionais e fluxos de trabalho eficientes.

Q3: Qual é a diferença entre usinagem "3+2" e usinagem simultânea de 5 eixos?

O método "3+2" refere-se à usinagem de eixo fixo, onde o ângulo da peça é mantido na mesma condição que antes da fresagem de 3 eixos, sendo adequado para características com múltiplos ângulos. Já na usinagem simultânea de 5 eixos, todos os 5 eixos se movem simultaneamente, sendo ideal para usinagem de superfícies curvas complexas. Os dois métodos podem ser executados na mesma máquina-ferramenta.

Q4: Quais são os requisitos especiais para usinagem de ligas de titânio em uma máquina-ferramenta de 5 eixos?

Para usinar ligas de titânio, são necessárias máquinas-ferramenta extremamente rígidas, ferramentas de corte especiais, refrigeração interna de alta pressão, parâmetros adequados e a prevenção do endurecimento por deformação, processos que são controlados para evitar a geração excessiva de calor durante o corte. É exatamente isso que a JS Precision domina.

Q5: É possível realizar operações de torneamento em uma máquina-ferramenta de 5 eixos?

Sim, um Centro de Torneamento e Fresamento combina capacidades de fresamento e torneamento de 5 eixos, permitindo uma usinagem verdadeiramente "completa e integrada" . A JS Precision também possui esse tipo de equipamento.

Q6: Quais são as dimensões das peças de 5 eixos que a JS Precision consegue processar?

A usinagem de 5 eixos da JS Precision é extremamente potente e capaz de processar peças com dimensões que variam de milímetros a metros. Por favor, especifique as dimensões desejadas e alocaremos os recursos adequados.

Q7: Como obter um acabamento espelhado na usinagem de 5 eixos de peças de alumínio?

Com a aplicação de ferramentas diamantadas, parâmetros de acabamento de alta velocidade otimizados e um ambiente de corte estável, a JS Precision consegue dar acabamento a peças de alumínio com Ra inferior a 0,2 μm.

Q8: Qual é o prazo de entrega de um projeto de usinagem de 5 eixos, desde a confirmação do pedido até a entrega?

O prazo de entrega do projeto depende da complexidade da peça. Para protótipos simples, 3 a 5 dias serão suficientes, mas para peças complexas, pode levar de 2 a 3 semanas. A JS Precision fornecerá uma data de entrega com base no seu projeto.

Q9: Vocês oferecem tratamento de superfície pós-processamento após usinagem de 5 eixos?

Sim, aqui na JS Precision, oferecemos um serviço completo de tratamento de superfície, incluindo anodização, jateamento de areia, pintura, passivação e galvanoplastia, garantindo assim a entrega completa da peça sem a necessidade de recorrer a outros fornecedores de serviços.

P10: Como faço para obter um orçamento para usinagem CNC de 5 eixos da JS Precision?

Basta enviar seus desenhos 3D e requisitos técnicos para a JS Precision, e nossa equipe de profissionais lhe fornecerá um orçamento detalhado e transparente no menor tempo possível.

Conclusão

A usinagem CNC de 5 eixos é muito mais do que apenas dois eixos extras em uma máquina; é a base para uma revolução na manufatura que possibilitou precisão de ±0,01 mm e a capacidade de usinar peças de maior complexidade. Isso ajuda a economizar dinheiro, aumentar o desempenho do produto e acelerar o tempo de lançamento no mercado. Esses fatores são de extrema importância para as indústrias aeroespacial, médica e de drones.

Como fornecedora profissional de serviços de usinagem CNC de 5 eixos, a missão da JS Precision é converter essa vantagem tecnológica em valor real para você, simplificando processos de fabricação complexos.

Não deixe que as limitações da usinagem tradicional se tornem um obstáculo para a inovação do seu produto. Envie seu arquivo CAD para a equipe de especialistas da JS Precision agora mesmo e experimente a precisão, a eficiência e o valor dos serviços de usinagem CNC de 5 eixos de alta qualidade. Você receberá uma análise inicial de viabilidade do processo e um orçamento competitivo em menos de 6 horas.

Vamos dar vida juntos à sua próxima grande ideia!