Aplicações industriais de 5 eixos: da fabricação de peças automotivas à fabricação de dispositivos médicos.

" Usinagem de 5 eixos perto de mim " é um termo de busca popular que empresas de manufatura utilizam para encontrar equipamentos de usinagem avançados.

A combinação de múltiplas fixações com centros de usinagem tradicionais de três eixos não consegue atingir uma tolerância de ±0,01 mm , mas o centro de usinagem vertical de 5 eixos de alta eficiência apresenta-se como uma solução que permite o progresso operacional.

Este artigo analisará as principais aplicações da usinagem de 5 eixos nos setores automotivo e médico, fornecendo um guia completo desde a seleção de equipamentos e adequação do processo até a seleção de fornecedores locais, ajudando você a produzir peças corretas logo na primeira tentativa.

Visão geral da resposta principal

Principais conclusões

• A precisão determina o sucesso: os implantes médicos exigem uma precisão de posicionamento de ±0,004 mm, portanto, os engenheiros devem escolher centros de usinagem vertical de 5 eixos que incluam codificadores ópticos de circuito fechado para seus projetos.
• Dispositivos de fixação descartáveis ​​geram lucro: Subchassis automotivos permitem usinagem CNC multieixos, reduzindo a necessidade de fixação e resultando em 99,8% de precisão nas medições dimensionais.
• Serviços locais reduzem riscos: Ao procurar por usinagem de 5 eixos perto de você, solicite aos fornecedores que forneçam relatórios de calibração de interferômetro a laser e estudos de caso de usinagem de peças semelhantes.

Por que escolher os serviços de usinagem CNC de 5 eixos? Com ​​base na experiência da JS Precision.

As operações de fabricação de alta tecnologia dependem da usinagem CNC de 5 eixos como seu sistema tecnológico fundamental. A JS Precision atua nesse setor há 15 anos, prestando serviços a empresas líderes dos setores automotivo e médico em mais de 30 mercados globais.

Nossa empresa demonstrou seu valor fundamental por meio de serviços de usinagem CNC de 5 eixos, concluindo mais de 100.000 peças complexas.

Além disso, desenvolvemos uma solução para o setor automotivo que corrigiu os desvios dimensionais que ocorriam durante os múltiplos processos de fixação em subchassis de liga de alumínio usados ​​por uma renomada montadora.

Utilizamos usinagem CNC multieixos para criar um processo de conformação com fixação única, o que reduziu o tempo de processamento de 72 horas para 22 horas. Esse processo alcançou uma precisão dimensional de 99,8% , permitindo que o cliente obtivesse seu contrato para 10 milhões de unidades por ano.

Implementamos usinagem de alta precisão com um centro de usinagem vertical de 5 eixos para controlar o acabamento superficial de implantes de quadril em liga de titânio para uma marca europeia de dispositivos médicos, com rugosidade superficial (Ra) inferior a 0,3 µm. Esse processo resultou na redução do refugo por lote de 8% para 0,5%, atendendo integralmente aos requisitos da certificação ISO 13485 para dispositivos médicos.

A norma ISO 9001:2015 fornece dados confiáveis ​​do setor que demonstram que a usinagem de 5 eixos aumenta a eficiência da produção de peças complexas em mais de 40%.

Os serviços de usinagem CNC de 5 eixos da nossa empresa oferecem vantagens em termos de equipamentos, e contamos com uma equipe completa de pesquisa e desenvolvimento de processos que desenvolve soluções de usinagem personalizadas, abrangendo todas as etapas , desde a escolha das ferramentas até o planejamento dos percursos e a verificação por meio de simulação .

Nossa empresa oferece aos clientes três grandes benefícios que os ajudam a superar problemas essenciais, como precisão insuficiente, tempos de processamento prolongados e desperdício excessivo de material no manuseio de componentes complexos.

Deseja obter usinagem de alta precisão e eficiência para suas peças automotivas ou médicas? Entre em contato com os engenheiros de processo da JS Precision agora mesmo, informe o material da sua peça e os requisitos de usinagem, e você poderá receber gratuitamente uma solução de usinagem CNC de 5 eixos personalizada e precisamente adequada às suas necessidades de produção.

Como escolher o centro de usinagem vertical de 5 eixos mais adequado para usinagem de superfícies complexas?

A busca por "usinagem de 5 eixos perto de mim" gera diversos resultados. O sucesso do processo de usinagem de componentes automotivos e médicos exige a seleção adequada de um centro de usinagem vertical de 5 eixos.

O sistema atinge sua precisão operacional e desempenho por meio de seu projeto fundamental. Esta seção apresenta os critérios de seleção essenciais que precisam ser avaliados.

Como as especificações principais afetam a faixa de processamento?

As indústrias automotiva e médica exigem dimensões específicas de mesa e potência do fuso para suas operações. Implantes médicos de liga de titânio são adequados para mesas de Ø500-600 mm , enquanto subchassis automotivos requerem mesas com diâmetro superior a 800 mm. O modelo de fuso recomendado é o HSK63A de 18.000-20.000 rpm , que pode cortar com eficiência ligas de titânio e alumínio.

Que métodos existem para alcançar resultados exatos?

As indústrias automotiva e médica exigem equipamentos que operem com precisão absoluta. O sistema precisa de um mecanismo de feedback em malha fechada totalmente operacional , que inclua encoders lineares e rotativos conectados a sistemas HEIDENHAIN ou Siemens 840D que atendam aos padrões de precisão ISO 10791-6 .

Que métodos existem para avaliar capacidades dinâmicas?

As capacidades reais de usinagem de um sistema não podem ser determinadas apenas por meio de seus indicadores de desempenho estáticos. O fornecedor precisa fornecer relatórios de testes RTCP e relatórios de inspeção por interferômetro a laser que demonstrem que a precisão de posicionamento atende ao requisito de ≤±0,008 mm.

Requisitos de parâmetros essenciais para usinagem de 5 eixos em diferentes indústrias

Quais são as principais vantagens da usinagem CNC multieixos em comparação com a usinagem tradicional?

A usinagem CNC multieixos atinge seu principal valor por meio de seu sistema operacional de usinagem aprimorado. O sistema oferece uma solução completa para as dificuldades que surgem durante a produção de componentes complexos.

• Por que o "bloqueio único" representa um salto qualitativo?

O processo tradicional de usinagem de três eixos para peças complexas requer três processos de fixação separados , o que gera erros de posicionamento. O sistema de fixação única da usinagem CNC multieixos mantém medidas exatas, pois impede o acúmulo de tolerâncias ao longo de todo o processo.

• Como melhorar a taxa de remoção de material usando fresagem trocoidal?

A combinação do ajuste de atitude em cinco eixos com a tecnologia Mastercam Dynamic Motion proporciona uma melhoria de 40% na taxa de remoção de material, juntamente com uma redução de 30% no desgaste da ferramenta e diminuição dos custos de usinagem.

• Quando escolher entre o posicionamento 3+2 e a articulação completa de cinco eixos?

A combinação do posicionamento 3+2 com a articulação completa de cinco eixos permite uma redução de 90% no risco de colisão da máquina . O processo de posicionamento 3+2 serve para desbaste, enquanto a articulação completa de cinco eixos possibilita o acabamento de superfícies curvas complexas.

Tabela de compatibilidade de parâmetros de ferramentas comuns para usinagem de 5 eixos

Como realizar toda a usinagem em um único processo de fixação utilizando uma mesa rotativa de 5 eixos?

A mesa rotativa de 5 eixos é o corpo principal da máquina-ferramenta CNC multieixos e influencia diretamente a eficiência da máquina. Ela é particularmente importante para a usinagem em uma única configuração de peças automotivas e médicas.

• De que forma a qualidade do método de transmissão influencia a precisão?

Três tipos de métodos de transmissão convencionais para a mesa rotativa de 5 eixos foram aplicados em diferentes condições. As principais diferenças entre eles são descritas na tabela abaixo. A seleção do método pode ser feita de acordo com os tipos de peças.

• Por que o desempenho em suportar carga e frear é crucial para o sucesso da tarefa?

Durante o processo de usinagem de peças automotivas de grande porte em liga de alumínio fundido, os operadores precisam aplicar torque de aperto suficiente. O sistema de frenagem multidisco fornece 1200 N·m de torque , o que impede que a peça se mova ou vibre.

• Como garantir uma operação estável a longo prazo?

A área de produção está sujeita a intensos impactos de cavacos, que ocorrem durante as operações de usinagem de peças médicas. A mesa rotativa de 5 eixos precisa atingir o nível de proteção IP67 , pois requer um projeto selado que garanta estabilidade operacional por longos períodos.

Figura 1: Um centro de usinagem vertical de 5 eixos fresa com precisão uma matriz complexa de alumínio, com fluido refrigerante fluindo e aparas de metal presentes.

Como otimizar a fixação de peças em máquinas de 5 eixos para liberar todo o potencial desses equipamentos?

Equipamentos de alta qualidade precisam ser combinados com dispositivos de fixação de 5 eixos adequados para liberar todo o seu potencial. O uso de dispositivos de fixação inadequados durante os processos de fabricação reduzirá a capacidade da máquina e criará situações perigosas que podem levar a colisões.

• Como eliminar interferências e alcançar a proximidade ideal?

Vários componentes precisam de dispositivos de fixação individuais para solucionar o problema de interferência entre ferramentas durante a operação. O processo de fabricação exige dispositivos de fixação com ranhuras em cauda de andorinha para realizar operações complexas de usinagem com rebaixos . A tecnologia de adsorção a vácuo ajuda a reduzir a deformação que ocorre na fabricação de peças finas.

• Como um sistema de mudança rápida de ponto zero pode aumentar a eficiência?

O sistema de troca rápida de ponto zero com interface HSK permite que a produção em massa alcance tempos de substituição de peças de oito segundos. A máquina opera com um nível de precisão que atinge ±0,005 mm .

• O que devemos levar em consideração ao atualizar a automação?

Ao modernizarmos os equipamentos de automação na linha de produção, devemos considerar a compatibilidade entrea fixação de peças em 5 eixos e o carregamento/descarregamento por robôs. A detecção pneumática pode eliminar colisões e aumentar a estabilidade.

Deseja otimizar sua solução de fixação de 5 eixos? Consulte os estudos de caso de dispositivos de fixação da JS Precision para obter ideias de design adequadas às suas peças e melhorar a eficiência da fixação.

Figura 2: Um dispositivo de fixação de metal de 5 eixos com grampos verdes e cinzas segura firmemente um componente laranja para usinagem multieixos de precisão.

Como encontrar fornecedores locais confiáveis ​​e dentro do meu orçamento para usinagem de 5 eixos perto de mim?

Após pesquisar por usinagem de 5 eixos perto de mim, o essencial é selecionar fornecedores locais confiáveis. Quando o fornecedor local é confiável, ele pode oferecer suporte durante todo o processo.

• Como verificar qualificações e equipamentos?

O processo de qualificação de fornecedores e verificação de equipamentos exige que você verifique se os equipamentos correspondem ao que eles afirmam fazer e confirme seus certificados de aprovação do setor, incluindo IATF 16949 para o setor automotivo e ISO 13485 para equipamentos médicos .

• Como realizar uma análise de caso aprofundada?

O processo de seleção de fornecedores locais exige que você obtenha os registros que demonstram a capacidade deles de usinar peças idênticas, juntamente com os relatórios de inspeção de acabamento e dimensões.

• Como avaliar a comunicação e a resposta?

A principal vantagem do fornecedor local é a resposta rápida. É necessário garantir a transparência na entrega e um tempo de resposta de 24 horas para problemas técnicos.

Como avaliar se a capacidade técnica dos serviços de usinagem CNC de 5 eixos atende aos requisitos de três componentes-chave?

Os prestadores de serviços que oferecem usinagem CNC de 5 eixos precisam comprovar sua capacidade de fabricar peças, pois essa habilidade representa sua principal competência. Para a JS Precision, soluções padronizadas estão disponíveis para os seguintes tipos de peças principais:

Peças automotivas: Subchassi/Braço de controle

Os subchassis automotivos incluem superfícies curvas complexas que precisam suportar mais de 150.000 ciclos de fadiga durante os testes. Trajetórias otimizadas em 5 eixos e a eliminação de marcas de ferramentas podem atender a essas exigências.

Dispositivos médicos: Implantes ortopédicos (articulações de quadril/joelho)

Implantes ortopédicos médicos necessitam de materiais de liga de titânio , que se mostram dispendiosos, exigindo acabamentos superficiais inferiores a 0,4 µm e que permaneçam seguros para contato com o corpo humano . Esses requisitos podem ser atendidos por meio de uma única configuração que utiliza tecnologia de medição online de 5 eixos.

Equipamentos de energia: Corpo da válvula/Carcaça da bomba

Os corpos das válvulas de energia/carcaças das bombas possuem cavidades profundas e são difíceis de usinar. Uma combinação de fresamento por mergulho e fresamento trocoidal pode resolver o problema da remoção de cavacos. A articulação de 5 eixos garante a precisão na superfície de vedação.

Deseja verificar se nossos serviços de usinagem CNC de 5 eixos podem usinar suas peças? Envie os desenhos de suas peças para a JS Precision para receber uma análise de viabilidade de usinagem e uma avaliação de precisão gratuitas.

Figura 3: Duas peças azuis de formato complexo com múltiplos furos, fabricadas com precisão para uso industrial, provavelmente por meio de usinagem CNC multieixos.

Caso JS Precision: Superando o gargalo de eficiência na usinagem de cinco eixos de blocos de cilindros de motores a diesel de alta potência.

Desafio

Um cliente europeu de motores precisava usinar um bloco de cilindros de teste para um motor diesel de serviço pesado HT250, com estrutura de ferro fundido cinzento. As dimensões do bloco de cilindros são 600x400x300mm, com múltiplos furos de óleo angulados, passagens de água de formatos irregulares e furos de eixo precisos .

O processo tradicional requer 4 conjuntos de equipamentos para 8 ciclos de fixação, com um tempo de processamento de 42 horas. O desvio de coaxialidade resulta em uma taxa de refugo de 12%. O cliente precisa urgentemente reduzir o ciclo de entrega e busca parceria com serviços locais de usinagem CNC de 5 eixos .

Solução

A JS Precision oferece soluções personalizadas que permitem aos seus clientes receber serviços sob medida para suas necessidades individuais. As principais configurações e processos são os seguintes:

1. Equipamento:

O conjunto de equipamentos da JS Precision inclui nosso centro de usinagem vertical de 5 eixos, que opera com um fuso elétrico Kessler alemão, utiliza um porta-ferramentas HSK-A100 e funciona a 15.000 rpm, fornecendo 250 Nm de torque.

O sistema opera com uma mesa rotativa de 5 eixos com motor de torque, que permite a usinagem em 5 eixos do bloco do cilindro através do movimento do eixo B de ±110° e da rotação contínua do eixo C de 360° . A máquina opera com uma única configuração para processar todas as cinco superfícies do bloco do cilindro, mantendo a precisão de posicionamento dentro de ±0,005 mm.

2. Processo:

A operação de fresagem para desbaste em camadas emprega fresagem trocoidal, que atinge uma profundidade de corte de 2 a 3 mm, mantendo a largura radial em 25% do diâmetro da ferramenta.

O processo utiliza um fuso de alta pressão de 70 bar com refrigeração interna, resultando em uma taxa de remoção de cavacos de 80 L/h, o que resolve o desafio da remoção de cavacos em blocos de cilindros. O sistema de mandrilamento com articulação de cinco eixos atinge a precisão de usinagem de furos, pois seu erro de coaxialidade permanece abaixo de 0,008 mm, atendendo à tolerância exigida.

3. Simulação:

A simulação completa da máquina no software VERICUT permite aos usuários simular trajetórias de corte quando as ferramentas se estendem 150 mm além de seu alcance normal durante a simulação.

O sistema evitou três problemas de interferência diferentes que poderiam ter ocorrido a qualquer momento. A simulação produziu erros que permaneceram abaixo de 0,003 mm, enquanto o sistema impediu que qualquer colisão entre máquinas acontecesse durante a fase de processamento em lote.

Resultados

• Eficiência: O tempo de produção de uma unidade caiu para 15 horas, enquanto o sistema alcançou um aumento de 180% na eficiência operacional e os componentes de teste chegaram ao destino após sete dias úteis, em vez de três semanas.
• Precisão: O furo do eixo atingiu uma precisão coaxial estável de 0,008 mm, enquanto a superfície de vedação recebeu sua montagem direta.
• Custo: O processo de fabricação alcançou uma redução na taxa de refugo de 1,5% , e o cliente optou por enviar todo o seu trabalho de processamento em lote para este modelo de bloco de cilindros para a JS Precision.

Deseja alcançar avanços significativos em eficiência e precisão na usinagem de suas peças complexas? Entre em contato com a JS Precision agora mesmo , mencionando "solução para usinagem de bloco de cilindros", para receber gratuitamente uma referência de processo de usinagem CNC de 5 eixos para peças similares.

Figura 4: Bloco de cilindros de motor em ferro fundido cinzento HT250, usinado com precisão, com orifícios de lubrificação inclinados e cavidades irregulares, produzido por meio de usinagem de 5 eixos.

Perguntas frequentes

P1: Qual é a economia de custos possível com a usinagem de 5 eixos de peças automotivas?

A usinagem CNC de 5 eixos proporciona redução de custos para peças automotivas, pois diminui a necessidade de dispositivos de fixação e operações de aperto, além de reduzir a produção de sucata e a deterioração das ferramentas, resultando em uma economia geral de cerca de 20 a 30% no custo da peça.

Q2: Qual é a precisão de posicionamento de um centro de usinagem vertical de 5 eixos?

O sistema de feedback de circuito fechado completo da régua de grade em um centro de usinagem vertical de 5 eixos de alta tecnologia permite que a máquina alcance uma precisão de posicionamento de ±2µm durante operações de usinagem estáveis.

Q3: Como selecionar a engrenagem sem-fim e o motor de torque para a mesa rotativa de 5 eixos?

O sistema de engrenagem helicoidal funciona melhor com componentes automotivos de grande porte que exigem usinagem substancial, enquanto o sistema de motor de torque é mais adequado para componentes da indústria médica que possuem formatos curvos pequenos.

Q4: Como verificar a precisão dinâmica de uma máquina-ferramenta de 5 eixos?

O mais importante é exigir que o fornecedor apresente o relatório de teste RTCP ; caso contrário, o relatório não refletirá a verdadeira precisão de usinagem dinâmica da articulação de 5 eixos.

Q5: Qual é o maior desafio na usinagem de subchassis automotivos?

O principal obstáculo envolve a criação de um produto que atinja um mínimo de 150.000 ciclos de fadiga . Os sistemas de usinagem com articulação de 5 eixos removem as marcas de ferramentas das superfícies, evitando o acúmulo de tensões nos componentes fabricados.

Q6: Qual é a altura residual mínima (rugosidade superficial) que pode ser alcançada com usinagem de 5 eixos?

Para centros de usinagem vertical de 5 eixos, é possível obter uma superfície espelhada com rugosidade superficial (Ra) de 0,2 µm para materiais de aço para moldes e de 0,1 µm para ligas de alumínio.

Q7: Qual é o diâmetro mínimo da ferramenta que pode ser usada para usinagem de 5 eixos em cavidades profundas?

O sistema requer um porta-ferramentas alongado que permite a usinagem CNC de 5 eixos para realizar usinagem estável de microprofundidade com ferramentas de 0,5 mm de diâmetro que atingem profundidades cinco vezes maiores que seu diâmetro.

Q8: Qual é o prazo de entrega da JS Precision?

O prazo de entrega para protótipos de peças automotivas e médicas é de 5 a 7 dias úteis. O prazo de entrega para produção em massa varia entre 12 e 15 dias úteis . A empresa aceita pedidos que exigem processamento imediato.

Resumo

A necessidade de componentes automotivos leves e equipamentos médicos com fabricação precisa exige usinagem CNC de 5 eixos para superar as dificuldades de produção de peças complexas. Da seleção do centro de usinagem vertical de 5 eixos à solução ideal, cada etapa determina a precisão e a eficiência da usinagem .

Passamos quinze anos fornecendo soluções de usinagem de 5 eixos para clientes, antes de evoluirmos para um provedor de serviços completo que entende por que as empresas precisam acertar em seus produtos desde o início para atender às suas necessidades de atualização de equipamentos ou terceirização de peças.

Aja agora!

Clique no botão abaixo para enviar seus desenhos CAD e obter uma análise de fabricação DFM gratuita e um orçamento altamente competitivo. Precisamos unir forças para transformar peças industriais complexas de seu estado atual em produtos acabados.