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

Os serviços de usinagem CNC de 5 eixos são a solução ideal para o processamento de impulsores complexos, cavidades de precisão e estruturas irregulares, comuns em aplicações aeroespaciais, como juntas robóticas e produtos biomédicos. Trata-se de uma tecnologia que oferece flexibilidade e precisão superiores às da usinagem convencional.

No entanto, a usinagem CNC de 5 eixos é mais do que apenas uma melhoria nas máquinas; é um sistema de otimização de processos abrangente, desde o projeto até a entrega.

Este artigo não se limita à análise técnica, mas também funciona como um mapa de valor para ilustrar como os benefícios da usinagem CNC de 5 eixos se concretizam em termos de melhoria da função dos componentes, redução do custo total de propriedade e aceleração do tempo de lançamento no mercado.

Tabela de Respostas Principais

Conclusão principal:

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

2. O custo real 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, dispositivos de fixação e sucata geralmente compensa o custo adicional da usinagem de 3 eixos.

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

4. É necessário contar com fornecedores especializados: Componentes sensíveis exigem conhecimento técnico de engenharia e domínio dos processos. A JS Precision pode eliminar os riscos de tentativas e erros.

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

Na área de usinagem CNC de 5 eixos, a experiência é o recurso mais valioso. A JS Precision atua nesse setor há 12 anos e já solucionou mais de 6.000 projetos complexos de usinagem de peças para quatro indústrias de alta precisão, incluindo aeroespacial, dispositivos médicos, robótica industrial e instrumentos ópticos.

Concluímos a usinagem de pás para turbinas com uma precisão de ± 0,008 mm para fabricantes de aviões, realizamos a moldagem de superfícies complexas 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, consolidando assim nossa expertise interna na usinagem de componentes de paredes finas, componentes com cavidades profundas e componentes com formatos incomuns.

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

Cada ponto e cada conjunto de dados neste guia tem respaldo em experiência prática; aqui não há teoria vazia, 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 fornecerá uma análise de viabilidade gratuita, em conformidade com as normas ISO, para que você possa escolher com confiança nossos serviços de usinagem CNC de 5 eixos.

Desbloqueando o Potencial: Como Funcionam os Serviços de Usinagem CNC de 5 Eixos?

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

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

Análise de Movimento Essencial: A mágica combinada dos eixos lineares XYZ e rotativos AC/B

Em máquinas-ferramenta de 5 eixos, o principal benefício é obtido através da combinação de movimentos rotacionais e lineares, que é preferencialmente oferecida em duas configurações:

• Configuração de mesa rotativa: Nesta configuração, a peça é montada em uma mesa rotativa (rotação em torno dos eixos A e C), e a ferramenta de corte é fixa. Esta configuração é adequada para usinagem de peças pequenas e médias com múltiplas faces.
• Configuração com cabeçote giratório: Na configuração com cabeçote giratório, a ferramenta de corte é montada em um cabeçote giratório (rotação no eixo B e rotação no eixo C), enquanto a peça de trabalho é fixa. Essa configuração é adequada para usinar superfícies curvas complexas em peças de grandes dimensões.

Ambas permitem que a ferramenta acesse facilmente a peça de trabalho pela lateral, por rebaixos e até mesmo por trás, sendo, portanto, 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 de trajetórias de ferramentas.

O processamento específico de usinagem CNC de 5 eixos exige suporte de software CAD/CAM de alto nível. O modelo CAD 3D importado para a criação do gêmeo digital envolve o planejamento de trajetórias contínuas livres de colisões, levando em consideração fatores como comprimento da ferramenta e ângulos de corte. A etapa de simulação virtual identifica possíveis problemas de prevenção de colisões e de sobrecorte.

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

Além do Plano: Duelo de Precisão entre Usinagem CNC de 5 Eixos e 3 Eixos

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

A usinagem de 3 eixos envolve configurações e mudanças de orientação, incluindo erros de posicionamento em cada orientação. Já o processo de usinagem CNC de 5 eixos realiza toda a usinagem em uma única orientação , com a menor tolerância possível, incluindo o uso de precisão posicional superior a ±0,01 mm e uma precisão de contorno mais de 30% aprimorada.

De acordo com a norma ASME B5.54-2020 "Norma de Avaliação de Desempenho para Máquinas-Ferramenta CNC e Centros de Usinagem", a precisão de posicionamento espacial para centros de usinagem de 5 eixos precisa atender ao padrão de ±0,015 mm/m, e todas as nossas máquinas atendem a 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 preparação. Considerando um erro de posicionamento de ±0,005 mm para cada preparação, o acúmulo de erros em quatro preparações pode chegar a ±0,02 mm. Já na usinagem de 5 eixos, apenas uma preparação é necessária, tornando o erro de posicionamento irrelevante.

Observou-se, a partir de nossos experimentos, que ao usinar uma peça cúbica com 3 furos que se cruzam, o valor da 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 de ferramenta contínuas e condições de corte ideais.

A usinagem simultânea de 5 eixos permite que a aresta lateral da ferramenta entre em contato com a superfície curva no ângulo ideal em todos os momentos, resultando em marcas de ferramenta constantes na peça. O valor Ra da rugosidade superficial é de apenas 0,8 μm ou menos, reduzindo a necessidade de polimento e possibilitando até mesmo a obtenção de peças com acabamento impecável.

Interessado em saber mais sobre a diferença de precisão entre usinagem CNC de 5 eixos e de 3 eixos ? Entre em contato conosco para obter nosso manual de comparação de testes, que contém informações sobre precisão e imagens dos acabamentos superficiais das diversas peças para auxiliar na sua decisão.

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

Investindo em Complexidade: Principais Fatores que Determinam o Custo da Usinagem CNC de 5 Eixos

Algumas das preocupações dos clientes estão associadas ao custo da usinagem CNC de 5 eixos, mas esse custo depende principalmente do planejamento 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 peças complexas em 5 eixos depende da complexidade geométrica, do material e da tolerância.

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

Os principais componentes que compõem a usinagem CNC de 5 eixos têm os seguintes custos:

• Custo do tempo de programação: O planejamento de rotas para componentes complexos leva de algumas horas a alguns dias para engenheiros seniores. Cavidades profundas e componentes com reentrâncias exigem simulações repetidas de colisões, e esse impacto na mão de obra afeta os orçamentos.
• Custo do ciclo de usinagem: A velocidade de corte das máquinas CNC de 5 eixos não é inferior à das máquinas de 3 eixos, mas a usinagem contínua de superfícies curvas complexas leva mais tempo, e o preço por hora de máquina é de 1,5 a 2 vezes maior do que o das máquinas de 3 eixos.
• Custo dos materiais: Materiais especiais como ligas de titânio são de 3 a 5 vezes mais caros que os aços comuns, e sua baixa usinabilidade prolonga ainda mais o tempo de usinagem.

Otimização de projeto e custos: trabalho em conjunto e sua importância

A otimização do projeto pode resultar em uma redução considerável de custos.

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 reduzir esse raio para 1,5 mm com ferramentas convencionais, com ciclos mais curtos de 3 horas e custos reduzidos em 40%.

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

Deseja reduzir custos sem abrir mão da precisão na modelagem de componentes complexos? Então compartilhe seu projeto com a JS Precision e nossos engenheiros oferecerão sugestões gratuitas sobre como diminuir os custos de usinagem CNC de 5 eixos.

Como a usinagem CNC de 5 eixos pode gerar uma economia geral maior?

Muitas pessoas só enxergam o custo por hora mais alto das máquinas-ferramenta de 5 eixos, mas ignoram todas as vantagens em termos 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 na produção de peças complexas supera em muito a da usinagem de 3 eixos.

Redução de custos diretos: equipamentos, horas de trabalho e espaço físico.

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

• Redução do custo do equipamento: a usinagem de 3 eixos exige diversos dispositivos de fixação complexos, cujo custo de projeto e fabricação chega a milhares de dólares. A usinagem de 5 eixos utiliza dispositivos de fixação de uso geral, com custos reduzidos em mais de 70%.
• Redução dos custos de mão de obra: Ao integrar diversos processos, se algumas peças necessitam de 3 processos em uma máquina de 3 eixos, todos esses processos podem ser realizados simultaneamente em uma máquina de 5 eixos, aumentando assim a eficiência em 40% a 60%.
• Redução do espaço ocupado: 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 indireto de valor: simplificação do projeto, aceleração e risco.

A usinagem de 5 eixos também oferece importantes benefícios indiretos:

• Simplificação do projeto: Combinar várias peças montadas em uma única estrutura reduz o custo de montagem e o custo dos conectores, além de aumentar a rigidez.
• Prazos de entrega menores: O ciclo de produção é reduzido em 30% a 50%, permitindo que o cliente aproveite rapidamente as oportunidades de mercado.
• Menos risco: Com a fixação única, os erros por parte dos operadores humanos são eliminados, resultando em uma taxa de sucesso na primeira tentativa superior a 98%.

Desafiando a escala micrométrica: alcançando engenharia de sistemas com tolerâncias rigorosas de usinagem CNC de 5 eixos.

A obtenção de tolerâncias rigorosas em usinagem CNC de 5 eixos (como ± 0,01 mm) exige mais do que apenas máquinas-ferramenta de alta precisão. Trata-se de uma engenharia de sistemas que envolve múltiplas etapas, e A JS Precision implementou um sistema de garantia abrangente que assegura a manutenção das tolerâncias exigidas para a usinagem de peças complexas em 5 eixos.

Máquinas-ferramenta são apenas a base: estabilidade térmica, calibração e gerenciamento de ferramentas.

A chave para a usinagem de alta precisão reside em condições operacionais e de equipamento estáveis.

• Oficina com temperatura constante. A temperatura é mantida em 20±0,5℃ para inibir a expansão e a contração causadas pela variação térmica.
• Calibrações periódicas: Calibração com interferômetro a laser trimestralmente e verificação rápida mensalmente para garantir a precisão da máquina-ferramenta.
• Gestão de ferramentas: Utilização de porta-ferramentas hidráulicos ou de contração térmica com precisão de fixação inferior a 0,002 mm, com indicador de desgaste da ferramenta que permite monitoramento constante.

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

Diversos componentes complexos exigem estratégias de processamento especializadas:

• Usinagem de peças de paredes finas: fatores de força de corte baixos, vários pequenos cortes de remoção de material e dispositivos de suporte para redução de deformação.
• Usinagem de cavidades profundas: O uso de porta-ferramentas longos, aliado à fresagem dinâmica, visa amortecer vibrações e otimizar o percurso de usinagem para evitar erros.
• Ordem de corte: Desbaste antes do acabamento, exterior antes do interior, características primárias antes das secundárias e alívio de tensões após o desbaste.

Precisa de precisão em nível de mícron para tolerâncias de usinagem CNC de 5 eixos? Então, entre em contato com os especialistas em diagnóstico de processos da JS Precision para um serviço de diagnóstico. Nossa equipe fornecerá um plano de garantia de precisão personalizado para a usinagem de suas peças complexas em 5 eixos.

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

Superando a Complexidade: Desafios e Contramedidas Únicos na Usinagem de Peças Complexas em 5 Eixos

A usinagem de peças complexas em 5 eixos frequentemente enfrenta desafios extremos, como espaços estreitos em impulsores, canais de fluxo complexos em vórtices e deformação de componentes de paredes finas. Essas seções exigem alta precisão, velocidade e estabilidade de usinagem , e os serviços de usinagem em 5 eixos podem solucionar esse problema.

A "Dança" entre Ferramenta e Peça: Trajetórias de Ferramenta Inteligentes para Evitar Colisões

As colisões são um dos principais riscos na usinagem de peças complexas. Durante a programação CAM, fornecemos um modelo 3D completo (peça, dispositivo de fixação, ferramenta, eixo) com "corte em camadas + otimização de trajetória" e utilizamos ferramentas de lâmina curta ou porta-ferramentas personalizados em áreas restritas para eliminar completamente os riscos de colisão.

Garantindo resistência e precisão: deformação e vibração na usinagem

Componentes complexos são propensos a deformações e vibrações. Oferecemos:

• Controle de deformação: desbaste e acabamento incrementais, alívio de tensões após o desbaste e pequenas quantidades de corte com alta velocidade do fuso no acabamento.
• Controle de vibração: Máquinas-ferramenta e fresas de alta rigidez, otimização dos parâmetros de corte e amortecedores de vibração em porta-ferramentas para cavidades profundas ou estruturas esbeltas.

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

Principais características da usinagem CNC de 5 eixos para braços robóticos

As exigências da indústria da robótica em relação aos componentes básicos evoluíram para serem leves, resistentes, precisos e projetados em uma única plataforma. A usinagem CNC de 5 eixos para braços robóticos atende a todos esses requisitos de forma impecável e se tornou a solução mais adotada, com benefícios particularmente evidentes nesse campo.

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

As peças tradicionais de robôs são, em sua maioria, estruturas montadas, com Peso elevado, rigidez insuficiente e erros cumulativos significativos.

A usinagem de 5 eixos permite a 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 40% maior.

Precisão é fundamental: a exatidão dos assentos críticos dos rolamentos e das interfaces de transmissão.

Os níveis de precisão exigidos para componentes críticos, como os alojamentos dos rolamentos das juntas do robô e as superfícies de fixação das engrenagens, são muito mais elevados, nomeadamente a coaxialidade do furo do rolamento dentro de ±0,01 mm, enquanto a perpendicularidade da face final é de 0,005 mm/m. A utilização de fixação única em 5 eixos garante a precisão de 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 , trata-se de um campo altamente ilustrativo no qual o valor dos serviços de usinagem CNC de 5 eixos é amplamente demonstrado.

O problema do cliente

Um cliente estava, portanto, desenvolvendo uma nova geração de módulos de pulso compactos para robôs colaborativos. Na solução original, havia 9 componentes de alumínio montados, e 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.

JS Precision Solution

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

Projeto de Otimização Topológica: Através da análise de elementos finitos, as funcionalidades dos 9 componentes foram integradas em um único componente. Cavidades de montagem de alta precisão para sensores, cavidades de baixo peso e canais de cabos integrados foram usinados diretamente no componente único , permitindo que ele fosse suficientemente resistente e, ao mesmo tempo, leve.

Usinagem de Precisão em 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 das peças internas foi otimizada. concluída em uma única operação de fixação, eliminando assim a possibilidade de erros de montagem.

Otimização do processo: Foram selecionadas ferramentas de corte e parâmetros de processamento adequados em função das qualidades de processamento das chapas de alumínio, e foi utilizada tecnologia de processamento de corte de alta velocidade.

Resultados finais de sucesso

A manufatura inteligente totalmente integrada implementa melhorias abrangentes, com uma redução no número de componentes de 9 para 1, aumentando assim a integração em 300%, reduzindo o peso em 18% e aprimorando a flexibilidade em 40%, com um valor de coaxialidade do furo do rolamento de 0,008 mm, reduzindo o custo total de fabricação em 28% e encurtando o ciclo de montagem em 80%.

Tem interesse em saber mais sobre exemplos de sucesso de usinagem CNC de 5 eixos para braços robóticos? Informe seu setor e tipo de peça, e a JS Precision compartilhará detalhes de exemplos semelhantes.

Figura 4: Robô compacto com pulso oco

Perguntas frequentes

P1: A usinagem de 5 eixos pode substituir a usinagem de 3 eixos?

Não completamente. A usinagem de 5 eixos foi desenvolvida para peças complexas e pode acomodar formas complexas, como peças com múltiplas superfícies e cavidades profundas, que seriam difíceis de produzir com usinagem de 3 eixos. Mas quando se trata de formas planas e furos simples, a usinagem de 3 eixos é 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 controlada da JS Precision, máquinas-ferramenta de precisão e garantia de processo profissional, uma precisão de +/-0,025 mm é padrão para a tolerância de máquinas CNC de 5 eixos, e requisitos ainda mais precisos podem ser facilmente atendidos.

P3: O tempo de programação previsto é bastante longo?

A programação de 5 eixos é de fato mais demorada do que a de 3 eixos, mas contamos com engenheiros experientes e uma biblioteca de processos consolidada para realizar o trabalho de programação com eficiência. Aliás, o investimento em programação se justifica pelo fato de que ela acelera o tempo de processamento e montagem.

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

Com certeza. 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 gratuitamente uma análise de viabilidade e otimização de fabricação. Isso é feito pela nossa equipe de especialistas em usinagem de 5 eixos.

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

Muito adequado. A usinagem de cinco eixos não exige usinagem complexa; os componentes são facilmente substituídos com o desligamento do programa, o que dispensa o uso de outras ferramentas de usinagem. É a técnica de usinagem mais eficaz para a produção de pequenos lotes de componentes com designs complexos.

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

Nossa experiência e conhecimento abrangem diversos setores de alta precisão , como a indústria aeroespacial, a indústria médica, a indústria de robótica e a indústria óptica, para diferentes componentes. Por favor, informe-nos o setor em que sua empresa atua e lhe forneceremos estudos de caso não confidenciais para sua referência.

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

É extremamente conveniente. Como organização, contamos com uma equipe profissional de gerenciamento de projetos que garante atualizações constantes sobre o andamento por meio de mensagens instantâneas. Além disso, coordenamos com empresas de logística renomadas para garantir a entrega segura e pontual dos componentes.

P8: Como posso iniciar meu projeto de usinagem de 5 eixos?

Basta nos enviar o modelo 3D da sua peça, as necessidades de material, o nível de tolerância e a quantidade. Nossa equipe de especialistas fornecerá rapidamente o relatório de análise do processo, o orçamento e o prazo de entrega. Em seguida, o projeto poderá ser iniciado.

Resumo

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

Oferece maior precisão com menos interferências, supera estruturas complexas com processos inteligentes e gera maior eficiência econômica por meio de uma colaboração abrangente. Seja qual for o seu setor, aeroespacial, de dispositivos médicos, robótica ou qualquer outro setor de alta precisão, a JS Precision pode oferecer serviços especializados em usinagem de 5 eixos.

Analise as possibilidades do seu projeto hoje mesmo:

Envie-nos os arquivos 3D de suas peças complexas para receber um relatório gratuito sobre a viabilidade de fabricação com base nesses arquivos, além de um orçamento transparente elaborado por nosso especialista em usinagem de 5 eixos. Junte-se a nós para transformar seus projetos inovadores em produtos altamente competitivos.