Serviços de usinagem CNC de 5 eixos: tudo o que você precisa saber | Precisão JS

Os serviços de usinagem CNC de 5 eixos são a solução central que resolve o problema de processamento de impulsores complexos, cavidades de precisão e estruturas irregulares que ocorrem durante a usinagem de impulsores complexos da indústria aeroespacial, cavidades de precisão de juntas robóticas e estruturas irregulares de produtos biomédicos. É uma tecnologia com flexibilidade e precisão que vai além do que se pode fazer com usinagem.

No entanto, a usinagem CNC de 5 eixos é mais do que apenas uma melhoria no maquinário, é um sistema geral de otimização de processos, desde o projeto até a entrega.

Este artigo não envolve apenas análise técnica, ele também funciona como um mapa de valor para ilustrar a maneira pela qual os benefícios da usinagem CNC de 5 eixos são alcançados na melhoria do funcionamento dos componentes, menor custo total de propriedade e tempo de colocação no mercado acelerado.

Tabela de respostas principais

Principal conclusão:

1. Precisão devido à menor intervenção humana: A configuração única garante que os níveis de tolerância de usinagem CNC de 5 eixos de alta precisão permaneçam livres de erros de posicionamento repetitivos.

2. O Custo Verdadeiro é baseado no Custo Total de Propriedade (TCO):Embora o custo por hora de uma máquina de 5 eixos seja certamente maior, a eliminação de processos, acessórios e sucata muitas vezes supera o custo adicional da usinagem de 3 eixos.

3. O sucesso requer projeto para manufatura aditiva (DFAM):a otimização do posicionamento das peças, abordagens para acessibilidade da ferramenta de corte e técnicas de corte na fase de projeto garantem a utilização ideal dos recursos de usinagem de 5 eixos.

4.Fornecedores especializados são necessários: Componentes sensíveis exigem experiência de engenharia e conhecimento de processos. JS Precision pode eliminar riscos de tentativa e erro.

Escolha os serviços de usinagem CNC de 5 eixos da JS Precision: para atender às necessidades complexas de fabricação

Na área de usinagem CNC de 5 eixos, a experiência é o que há de mais precioso. A JS Precision está envolvida nesta área há 12 anos e já resolveu mais de 6.000 soluções complexas de usinagem de peças para quatro indústrias de alta precisão, incluindo aeroespacial, dispositivos médicos, robôs industriais e instrumentos ópticos.

Concluímos a usinagem de lâminas para turbinas com uma precisão de ± 0,008 mm para fabricantes de aviões, realizamos moldagens complexas de superfícies de dispositivos ortopédicos para hospitais e fabricamos unidades de pulso com pulsos integrados para fabricantes de robôs.

Esses exemplos abrangem trabalhos de usinagem envolvendo ligas de titânio, ligas de alta temperatura e plásticos de engenharia, construindo assim nossa experiência interna em usinagem de componentes de paredes finas, cavidades profundas componentes e componentes com formas incomuns.

De acordo com os requisitos de consistência de usinagem da norma internacional ISO 13041-4:2004 "Avaliação de precisão de máquinas-ferramentas CNC - Parte 4: Máquinas-ferramentas com articulação de cinco eixos", nossa estabilidade de processo foi certificada por esta norma.

Cada ponto e cada conjunto de dados neste guia tem experiência prática por trás dele, e não há teoria vazia aqui, apenas experiência.

Interessado em avaliar se nossa tecnologia é adequada para seus componentes complexos? Compartilhe seus requisitos de componentes hoje mesmo, e a JS Precision lhe dará uma análise gratuita de viabilidade de adesão aos padrões ISO para que você possa escolher com confiança os serviços de usinagem CNC de 5 eixos.

Potencial de desbloqueio: como funcionam os serviços de usinagem CNC de 5 eixos?

A experiência em serviços de usinagem CNC de 5 eixos não é complexa e envolve os seguintes conhecimentos:

usinagem de 3 eixos é semelhante a pintar uma parede em ângulos fixos e é limitada apenas a superfícies planas, enquanto a usinagem CNC de 5 eixos é semelhante ao braço humano e também é capaz de se mover para cima, para baixo, esquerda e direita (movimento linear XYZ) e também capaz de girar o pulso e o cotovelo (movimento rotativo AC ou BC) e, portanto, é capaz de posicionar o "pincel" para tocar qualquer ângulo da "parede" - que é a essência de lidar com componentes complexos.

Análise de Movimento Central: A magia combinada dos eixos rotativos lineares XYZ + AC/B

Em máquinas-ferramentas de 5 eixos, o benefício fundamental é obtido através da combinação de movimento rotacional e linear, que é preferencialmente oferecido em duas configurações:

• Configuração da mesa rotativa: Nesta configuração, a peça de trabalho é montada em uma mesa rotativa (rotação do eixo A, rotação do eixo C) e a ferramenta de corte é fixa. Isso é adequado para usinar peças multifacetadas de pequena e média escala.
• Configuração da cabeça giratória: Na configuração da cabeça giratória, a ferramenta de corte é montada em uma cabeça de fuso giratória (giro do eixo B, rotação do eixo C) e a peça de trabalho é fixa. Isso é adequado para trabalhar superfícies curvas complexas de peças grandes.

Ambos permitem que a ferramenta tenha fácil acesso à peça de trabalho pelas laterais, cortes inferiores e até mesmo por trás e, portanto, são ideais para usinar chanfros e outras áreas de difícil acesso, típicas da usinagem de 3 eixos.

Do CAD ao corte: o papel fundamental dos gêmeos digitais e do planejamento do caminho da ferramenta

O processamento específico da usinagem CNC de 5 eixos requer suporte de software CAD/CAM de alto nível. O modelo CAD 3D importado para obter a criação de gêmeos digitais envolve o planejamento de caminhos contínuos livres de colisões, levando em consideração fatores como comprimento da ferramenta e ângulos de corte. A etapa de simulação virtual determina possíveis problemas para evitar colisões e problemas de corte excessivo.

A equipe de programação CAM da JS Precision possui uma experiência média de mais de 8 anos e a capacidade de otimizar o caminho de componentes complexos.

Além do plano: duelo de vantagens de precisão entre usinagem CNC de 5 eixos versus usinagem CNC de 3 eixos

Ao usinar a mesma peça complicada, a diferença de precisão entre a usinagem CNC de 5 eixos e de 3 eixos é considerável.

A usinagem de 3 eixos envolve configurações e alterações na orientação, incluindo erros de posicionamento em cada orientação. O processo de usinagem CNC de 5 eixos realiza toda a usinagem dentro de uma única orientação na cadeia de tolerância mais curta, incluindo o uso de precisão posicional superior a ±0,01 mm e precisão de contorno melhorada em mais de 30%.

De acordo com o padrão ASME B5.54-2020 "Padrão de avaliação de desempenho para máquinas-ferramenta CNC e centros de usinagem", a precisão do posicionamento espacial para centros de máquinas de 5 eixos precisa atendem ao padrão de ±0,015 mm/m, e todas as nossas máquinas passaram por esse padrão.

O Exterminador dos Erros Cumulativos: Por que “Fazer Certo da Primeira Vez” é mais Preciso?

A principal causa da imprecisão na usinagem de 3 eixos são os múltiplos processos de configuração. Supondo que o erro de posicionamento seja de ±0,005mm para cada vez que o setup é feito, o acúmulo de erro de quatro setups pode chegar a ±0,02mm, para usinagem de 5 eixos, apenas um setup é necessário, portanto,o erro de posicionamento se torna irrelevante.

Observamos em nossos experimentos que ao usinar uma peça cúbica com 3 furos que se cruzam, o valor de coaxialidade para usinagem de 3 eixos é de 0,035 mm, mas para usinagem de 5 eixos é de 0,008 mm, uma melhoria de 77% na precisão.

Um salto na qualidade da superfície - marcas contínuas de ferramentas e condições ideais de corte

A usinagem simultânea de 5 eixos permite que a borda lateral da ferramenta entre em contato com a superfície curva no ângulo ideal em todos os momentos, de modo que haja marcas constantes da ferramenta na peça de trabalho. O valor Ra da rugosidade da superfície é apenas 0,8μm ou menos, portanto, há pouco trabalho de polimento necessário e até mesmo produtos acabados em algumas peças são possíveis.

Interessado em aprender a profundidade da diferença de precisão entre usinagem CNC de 5 eixos versus 3 eixos? Contate-nos para obter nosso manual de comparação de testes, que contém informações de precisão e imagens dos acabamentos superficiais das diversas peças para auxiliar na tomada de decisão.

Figura 1 A usinagem de três eixos pode resultar em marcas de ferramenta e rebarbas na superfície da peça de trabalho, enquanto a usinagem de cinco eixos pode obter uma superfície mais lisa.

Quais são os principais fatores que determinam o custo da usinagem CNC de 5 eixos?

Algumas das preocupações dos clientes estão associadas ao custo de usinagem CNC de 5 eixos, mas o custo depende principalmente do plano e dos requisitos de processamento. A transparência de custos auxilia na elaboração de projetos racionais e na prevenção de despesas adicionais. Além disso, o custo da usinagem de 5 eixos de peças complexas depende da complexidade geométrica, do material e da tolerância.

Principais fatores de custo: tempo de programação, ciclo de usinagem e materiais

Os principais componentes do custo de usinagem CNC de 5 eixos:

• Custo do tempo de programação: planejar rotas para componentes complexos leva várias horas a alguns dias para engenheiros seniores. Cavidades profundas e componentes rebaixados exigem simulação de colisões repetidamente, e esse impacto trabalhista afeta as cotações.
• Custo do ciclo de usinagem: a velocidade de corte para máquinas NC de 5 eixos não é inferior à das máquinas de 3 eixos, mas a usinagem ininterrupta de superfícies curvas complexas leva mais tempo e o preço por hora de máquina é 1,5-2 vezes maior do que o das máquinas de 3 eixos.
• Custos de materiais: Materiais especiais, como ligas de titânio, são de 3 a 5 vezes mais caros que os aços normais, e sua baixa capacidade de usinagem prolonga ainda mais o tempo de usinagem.

Otimização de projeto e despesas: trabalho conjunto e sua importância

A otimização do projeto pode resultar na redução de custos consideráveis.

Por exemplo, a peça do cliente tinha um raio de canto interno de 0,5 mm, o que exigia microferramentas específicas e um ciclo de processamento de 8 horas. Propusemos melhorá-lo para 1,5 mm com ferramentas convencionais, com ciclos mais curtos de 3 horas e com custos reduzidos em 40%.

A melhoria da proporção de aspecto com dimensões adequadas (não excedendo a proporção de 5:1) seria útil para reduzir custos, além da escolha adequada do branco.

Deseja reduzir seus custos e ainda obter modelagem precisa para componentes complicados? Em seguida, compartilhe seu plano de projeto com a JS Precision e ofereceremos sugestões gratuitas de nossos engenheiros sobre como reduzir o custo de usinagem CNC de 5 eixos.

Como o custo de usinagem CNC de 5 eixos pode alcançar uma melhor economia geral?

Muitas pessoas apenas veem a taxa horária mais alta das máquinas-ferramentas de 5 eixos, mas ignoram todas as vantagens de custo do processo. Os benefícios da usinagem CNC de 5 eixos não se refletem apenas na precisão e eficiência, mas também na redução do custo total de propriedade (TCO). A economia geral de peças complexas excede em muito a da usinagem de 3 eixos.

Redução direta de custos: instalações, horas de mão de obra e espaço físico

Os sistemas de usinagem de 5 eixos reduzem diretamente os custos das seguintes maneiras:

• Menor custo do equipamento: a usinagem de 3 eixos precisa de vários acessórios complexos cujo custo de projeto e fabricação é de milhares de dólares. A usinagem de 5 eixos precisa de acessórios de uso geral, com custos reduzidos em mais de 70%.
• Redução dos custos de mão-de-obra: ao mesmo tempo em que integra vários processos, se algumas peças precisarem de 3 processos em uma máquina de 3 eixos, todos esses processos poderão ser feitos ao mesmo tempo em uma máquina de 5 eixos, aumentando assim a eficiência em 40%-60%.
• Reduza a área ocupada: Uma unidade de 5 eixos pode substituir 2 a 3 unidades de 3 eixos, reduzindo o espaço na oficina e o investimento em equipamentos.

Aprimoramento de valor indireto: simplificação de design, aceleração e risco

A usinagem de 5 eixos também oferece grandes benefícios indiretos:

• Simplificação do projeto: A combinação de várias peças montadas em uma única estrutura reduz o custo de montagem e o custo dos conectores e aumenta a rigidez.
• Tempos de entrega menores: O ciclo de tempo de produção é reduzido em 30%-50%, permitindo a rápida exploração das oportunidades de mercado pelo cliente.
• Menos riscos: com a fixação única, os erros por parte dos operadores humanos são eliminados, resultando em uma taxa de sucesso do primeiro artigo de mais de 98%.

Desafiando a escala de mícron: alcançando a engenharia de sistemas com rigorosa tolerância de usinagem CNC de 5 eixos

Atingir tolerância de usinagem CNC de 5 eixos rigorosa (como ± 0,01 mm) requer mais do que apenas máquinas-ferramentas de alta precisão. Esta é uma engenharia de sistema que envolve vários estágios, e a JS Precision implementou um sistema de garantia abrangente que garante que as tolerâncias exigidas sejam mantidas para a usinagem de 5 eixos de peças complexas.

As máquinas-ferramentas são apenas a base: estabilidade térmica, calibração e gerenciamento de ferramentas

A chave para uma usinagem de alta precisão está em condições estáveis de operação e equipamento.

• Oficina de temperatura constante. Temperatura mantida em 20±0,5℃ para inibir a expansão e contração causadas pela temperatura.
• Calibrações periódicas: Calibração com interferômetro a laser trimestralmente e verificação rápida mensal para garantir a precisão da máquina-ferramenta.
• Gerenciamento de ferramentas: utilizando porta-ferramentas hidráulicos ou retráteis com precisão de fixação abaixo de 0,002 mm, fornecendo um indicador de desgaste da ferramenta que permite monitoramento constante.

A natureza do processo e da programação: abordagens especializadas para enfrentar obstáculos específicos

Vários componentes complexos precisam de estratégias de processamento especializadas:

• Usinagem de peças com paredes finas: fatores de força de corte baixos, vários pequenos cortes de remoção de material e dispositivos de suporte que reduzem a deformação.
• Usinagem de cavidades profundas: o uso de suportes longos e fresamento dinâmico para amortecer vibrações e otimizar o caminho de usinagem para evitar erros.
• Ordem de corte: desbaste antes do acabamento, exterior antes do interior, características primárias antes das secundárias e alívio de tensão após usinagem de desbaste.

Requer precisão em nível de mícron para tolerância de usinagem CNC de 5 eixos? Em seguida, chame os especialistas em diagnóstico de processos da JS Precision para um serviço de diagnóstico de processos, e nossa equipe fornecerá a você um plano de garantia de precisão personalizado para sua usinagem de 5 eixos de peças complexas.

Figura 2 A sonda CMM está medindo a peça de metal fixada na morsa de usinagem.

Conquistando a complexidade: desafios e contramedidas únicas na usinagem de 5 eixos de peças complexas

A usinagem de 5 eixos de peças complexas geralmente enfrenta desafios extremos, como espaços estreitos em impulsores, canais de fluxo complexos em conchas de vórtice e deformação de componentes de paredes finas. Essas seções exigem alta precisão de usinagem, velocidade de usinagem e estabilidade, e serviços de usinagem de 5 eixos podem resolver o problema.

A "dança" da ferramenta e da peça: percursos inteligentes para evitar colisões

As colisões são um dos maiores riscos na usinagem de peças complexas. Durante a programação CAM, fornecemos um modelo 3D completo (peça, acessório, ferramenta, fuso) com "corte em camadas + otimização do caminho" e usamos ferramentas de lâmina curta ou porta-ferramentas personalizados em áreas apertadas para eliminar completamente os riscos de colisão.

Garantindo resistência e precisão: Deformação e vibração na usinagem

Componentes complexos podem se deformar e vibrar. Oferecemos:

• Controle de deformação: corte bruto e acabamento incrementais, alívio de tensão após corte bruto e pequenas quantidades de corte e alta velocidade do fuso durante o acabamento.
• Controle de vibração: máquinas-ferramentas e fresas de alta rigidez, otimização de parâmetros de corte e amortecedores de vibração em porta-ferramentas para cavidades profundas ou estruturas delgadas.

Figura 3: 5 eixos é adequado para processar peças geométricas complexas, como impulsores, implantes ortopédicos, moldes de injeção e suportes aeroespaciais.

Principais recursos da usinagem CNC de 5 eixos para braços robóticos

Os requisitos da indústria robótica em relação aos componentes básicos tornaram-se leves, fortes, precisos e projetados em uma única plataforma. A usinagem CNC de 5 eixos para braços robóticos satisfaz todos esses requisitos de forma impecável e tornou-se a solução mais adotada, com os benefícios da usinagem CNC de 5 eixos sendo particularmente evidentes neste campo.

Um paradigma de usinagem integrada: de múltiplas montagens a um único componente complexo

As peças tradicionais dos robôs são, em sua maioria, estruturas montadas, com alto peso, rigidez insuficiente e erros cumulativos significativos.

A usinagem de 5 eixos proporciona moldagem integrada. Por exemplo, um componente de pulso robótico, que tradicionalmente consiste em nove peças separadas pesando 2,5 kg, pode ser produzido com um componente equivalente fabricado a partir de uma única peça e uma máquina total pesando apenas 2,1 kg com uma rigidez aprimorada de 40%.

A precisão é importante: exatidão dos assentos críticos dos rolamentos e das interfaces de transmissão

Os níveis de precisão necessários para componentes críticos, como os assentos dos rolamentos da junta do robô e as superfícies de fixação das engrenagens, são muito mais altos, ou seja, a coaxialidade do furo do rolamento dentro de ±0,01 mm, enquanto a perpendicularidade da face final é de 0,005 mm/m. O uso de fixação única de 5 eixos garante a precisão do posicionamento em relação aos erros geométricos dos componentes mencionados.

Integração aumentada em 300%, custo reduzido em 28%: fabricação inteligente integrada de módulos de pulso para robôs colaborativos

Em termos de usinagem CNC de 5 eixos para braços robóticos, é um campo altamente ilustrativo no qual o valor dos serviços de usinagem CNC de 5 eixos é apresentado de forma abrangente.

O problema do cliente

Um cliente estava desenvolvendo uma nova geração de módulos de pulso compactos para robôs colaborativos. Na solução original, havia nove componentes de alumínio montados e houve três problemas com esses componentes:

A coaxialidade do furo do rolamento era de apenas 0,03 mm, dificultando a obtenção de movimentos precisos, havia fios desorganizados no interior, causando dificuldades e falhas frequentes, e os componentes de conexão adicionavam peso e momentos de inércia, diminuindo assim a velocidade de resposta dinâmica.

Solução de precisão JS

Nossa equipe de engenharia trabalhou em estreita colaboração com um cliente para oferecer a seguinte solução abrangente:

Projeto de otimização de topologia: Ao realizar a análise de elementos finitos, as funcionalidades dos 9 componentes foram mescladas em um. Cavidades de montagem de alta precisão para sensores, cavidades de baixo peso e canais de cabos integrados foram usinados diretamente no único componente, permitindo que ele seja forte o suficiente e tenha baixo peso.

Formagem de precisão de 5 eixos: Através do uso de um centro de usinagem de cinco eixos, a usinagem de todas as superfícies de montagem, superfícies curvas e até mesmo as peças internas foi concluída em uma operação de fixação, eliminando assim a possibilidade de erros de montagem.

Otimização do processo: foram selecionadas ferramentas de corte e parâmetros de processamento apropriados em termos das qualidades de processamento das chapas de alumínio, e foi utilizada tecnologia de processamento de corte em alta velocidade.

Resultados finais de sucesso

A fabricação inteligente totalmente integrada implementa atualizações gerais, com uma contagem de componentes reduzida de 9 para 1, melhorando assim a integração em 300%, o peso reduzido em 18% e a flexibilidade melhorada em 40%, com um valor de coaxibilidade do furo do rolamento de 0,008 mm, reduziu o custo geral de fabricação em 28%, e reduziu o ciclo de montagem em 80%.

Interessado em aprender mais sobre exemplos de sucesso de usinagem CNC de 5 eixos para braços robóticos? Insira seu setor e tipo de peça, e a JS Precision compartilhará os detalhes de exemplos semelhantes.

Figura 4 Robô compacto de pulso oco

Perguntas frequentes

Q1: A usinagem de 5 eixos pode substituir a usinagem de 3 eixos?

Não completamente. A usinagem de 5 eixos foi desenvolvida para peças difíceis e pode acomodar formatos complexos, como peças com múltiplas superfícies e cavidades profundas, que seriam difíceis de produzir com a usinagem de 3 eixos. Mas quando envolve formatos simples de planos e furos, a usinagem em 3 eixos seria considerada mais econômica e apropriada.

Q2: É possível confiar na usinagem de 5 eixos para obter uma tolerância de ±0,025 mm?

Extremamente confiável. Com a oficina de temperatura constante da JS Precision, máquinas-ferramentas de precisão e garantia de processo profissional, uma precisão de +/-0,025 mm é padrão para tolerância de máquina CNC de 5 eixos, e requisitos ainda mais precisos podem ser facilmente atendidos.

Q3: Espera-se que o tempo de programação seja bastante longo?

A programação de 5 eixos é realmente mais longa do que a programação de 3 eixos, mas temos engenheiros experientes e uma biblioteca de processos madura ao nosso dispor quando se trata de fazer o trabalho de programação de forma eficiente. Na verdade, fazer o trabalho de programação será justificado pelo fato de que realmente acelera o tempo de resposta para processamento e montagem.

Q4: Vocês oferecem consultoria em soluções de usinagem para minhas peças?

Definitivamente. Este é um dos nossos serviços fundamentais. Tudo o que você precisa é do seu modelo 3D e dos requisitos de usinagem, e nós forneceremos a você sua análise e otimização de viabilidade de fabricação gratuitamente. Isso é feito por nossa equipe de especialistas em usinagem de 5 eixos.

Q5: A tecnologia de usinagem de 5 eixos pode ser empregada durante a produção de pequenos lotes (de

Muito adequado. não há necessidade de usinagem complexa na usinagem de cinco eixos, os componentes são facilmente substituídos com o uso do desligamento do programa, o que não envolve o uso de outras ferramentas de usinagem. É a técnica de usinagem mais eficaz quando se trata de produzir pequenos lotes de componentes com designs complexos.

Q6: Você já trabalhou em projetos semelhantes em nosso setor (por exemplo, médico/óptico)?

Nossa experiência e formação estão em vários setores de alta precisão, como a indústria aeroespacial, a indústria médica, a indústria robótica e a indústria óptica para diferentes peças. Compartilhe o setor em que você opera e forneceremos estudos de caso não confidenciais para referência.

Q7: A logística e a comunicação são convenientes para concluir o processo de usinagem de 5 eixos na China?

É altamente conveniente. Sendo uma organização, contamos com uma equipe profissional de gerenciamento de projetos que garante atualizações constantes do progresso por meio de mensagens instantâneas. Além disso, coordenamos com empresas de logística conceituadas para garantir a entrega segura e oportuna dos componentes.

Q8: Como inicio meu projeto de usinagem de 5 eixos?

Basta nos enviar o modelo 3D da sua peça, necessidades de material, nível de tolerância e quantidade. Nossa equipe de especialistas fornecerá rapidamente o relatório de análise do processo, cotação e prazo de entrega para você. Então o projeto pode começar.

Resumo

Os serviços de usinagem CNC de 5 eixos não são uma tecnologia de ponta inatingível, mas uma ferramenta prática para resolver problemas complexos de usinagem, reduzindo custos totais e aumentando a competitividade do produto.

Ele oferece maior precisão com menos interferência, supera estruturas difíceis com processos inteligentes e cria mais eficiência econômica por meio de colaboração abrangente. Seja qual for o setor ao qual você pertence, seja aeroespacial, dispositivos médicos ou robôs, ou qualquer outro setor de alta precisão, a JS Precision pode oferecer serviços especializados de usinagem de 5 eixos.

Examine as possibilidades do seu design hoje:

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JS

Especialista em Prototipagem Rápida e Fabricação Rápida

Especializamo-nos em usinagem CNC, impressão 3D, fundição de uretano, ferramental rápido, moldagem por injeção, fundição de metais, chapas metálicas e extrusão.