Usinagem CNC de 5 eixos vs. 3+2 eixos: uma comparação de custo, precisão e prazo de entrega

Os serviços de usinagem CNC de 5 eixos sempre foram a solução principal para a fabricação de peças complexas de alta precisão. Você já notou marcas de ferramentas em superfícies curvas ou atrasos na entrega após a entrega da peça?

A razão fundamental geralmente não são os desenhos, mas a estratégia de usinagem, as diferenças técnicas entre a usinagem de posicionamento de 3+2 eixos e a usinagem simultânea de 5 eixos que estão afetando sua precisão e eficiência.

Este artigo tem como objetivo descobrir as distinções cruciais entre as duas tecnologias, explicando como gargalos complexos na fabricação de peças podem ser facilmente resolvidos por meio de instalações especializadas de usinagem CNC multieixos. Além disso, também discute os cenários de aplicação leve do CNC de mesa de 5 eixos.

Visão geral rápida das respostas principais

Principais conclusões:

• A diferença de precisão pode ser até 5 vezes:

A rugosidade da superfície da usinagem de articulação de 5 eixos para superfícies curvas contínuas pode ser tão baixa quanto Ra 0,4μm, enquanto a usinagem de 3+2 eixos pode atingir apenas Ra 1,6μm porque as marcas da ferramenta são visíveis.

• Uma configuração = maior confiabilidade:

A usinagem de 5 eixos pode combinar várias configurações de peças complexas em uma, eliminando assim os erros resultantes e tornando-a a melhor escolha para peças usinadas personalizadas.

• As ferramentas definem o limite inferior de eficiência:

Usando uma morsa de 5 eixos dedicada e soluções de 5 eixos, o tempo de configuração de peças complicadas pode ser reduzido em mais de 70%.

Por que confiar nesta comparação? Experiência em serviços de usinagem CNC de 5 eixos da JS Precision

A JS Precision é uma empresa importante no setor de usinagem CNC de 5 eixos há mais de dez anos, fornecendo mais de 10.000 peças usinadas personalizadas para o setor aeroespacial, médico e automotivo.

Nosso sistema de processo de usinagem CNC multieixos pode satisfazer totalmente os requisitos de usinagem CNC de 5 eixos, resolvendo efetivamente os problemas de falta de precisão e longos prazos de entrega na usinagem de 3+2 eixos. Além disso, podemos personalizar máquinas CNC de mesa de 5 eixos para a produção de peças pequenas.

a certificação de qualidade aeroespacial AS9100D foi implementada para garantir a rastreabilidade completa do nosso processo de usinagem. Na indústria médica, por exemplo, ajudamos uma empresa a fazer o acabamento superficial de implantes cirúrgicos, melhorando a rugosidade da superfície de Ra 2,0μm em usinagem de 3+2 eixos para Ra 0,3μm e, ao mesmo tempo, reduzimos pela metade o tempo de entrega.

Em um projeto para uma empresa aeroespacial, facilitamos a usinagem de corpos de válvulas hidráulicas com braçadeira única, evitando assim o acúmulo de erros de diversas operações de fixação e reduzindo a taxa de defeitos de 18% para 0,3%.

Em nossa equipe técnica, cada membro tem mais de 5 anos de experiência profissional com usinagem CNC de 5 eixos. Somos capazes de fazer trabalhos de usinagem sob medida para peças que requerem usinagem em diferentes materiais e estruturas.

Com os equipamentos mais recentes dos principais fabricantes de centros de usinagem de 5 eixos na Alemanha e na Suíça, não apenas garantimos a qualidade da usinagem, mas também a estabilidade. Além disso, oferecemos o serviço de seleção e comissionamento de máquinas CNC de mesa de 5 eixos de acordo com as necessidades do cliente.

Deseja resolver rapidamente seus problemas de usinagem para peças usinadas personalizadas? Entre em contato com os engenheiros de aplicação da JS Precision agora, envie informações básicas sobre peças e você receberá um relatório de avaliação de processo de serviços de usinagem CNC personalizado gratuito de 5 eixos. Preveja com precisão resultados e custos de usinagem, proporcionando uma vantagem competitiva na produção de alta eficiência.

Qual é a principal diferença entre a usinagem de 3+2 eixos e de 5 eixos?

A escolha do processo de usinagem apropriado depende de um fator chave que reconhece a distinção fundamental entre usinagem de 3+2 eixos e de 5 eixos. Essencialmente, seus princípios cinemáticos explicam a diferença no nível de capacidade de usinagem e na precisão que cada um pode alcançar. Para elaborar:

1. Usinagem de 3+2 eixos (corte após posicionamento):

Os dois eixos rotativos são utilizados apenas para definir o ângulo da peça de trabalho e mantê-la imóvel. A máquina-ferramenta move a peça apenas através dos eixos lineares X, Y e Z - é como configurar a peça antes de realmente fabricá-la.

2. Usinagem de 5 eixos (rotação durante o corte):

Os três eixos lineares sincronizam seus movimentos com os dois eixos rotativos durante o corte, mudando suas posições relativas e ângulos continuamente de acordo com o ângulo de corte. Este é o aspecto principal da usinagem CNC multieixos.

3. Diferença nas fontes de precisão:

De acordo com os padrões ISO 230-2, a usinagem de 3+2 eixos requer vários ajustes de ângulo que se acumulam em erros de contato da ferramenta que variam de 0,02 a 0,05 mm. A usinagem de 5 eixos está livre de erros de reposicionamento devido a uma única fixação, que é sua principal vantagem em precisão.

Comparação de parâmetros principais para usinagem de articulação de 3+2 eixos e 5 eixos

Ainda não está claro qual processo de usinagem é adequado para a peça? Carregue seus desenhos 3D e forneça os requisitos básicos para suas peças. Os engenheiros da JS Precision analisarão a viabilidade para você gratuitamente, combinarão soluções de usinagem adequadas e fornecerão consultoria de seleção de CNC de 5 eixos para desktop para ajudá-lo a evitar riscos de seleção de processo.

Figura 1: um gráfico que compara os padrões de movimento da usinagem CNC de 3+2 eixos e 5 eixos, destacando o movimento passo a passo versus o movimento simultâneo e as principais diferenças técnicas.

Para usinagem de contorno, quais vantagens de precisão a usinagem CNC multieixos de 5 eixos oferece em relação a 3+2?

Peças usinadas sob medida com superfícies curvas, como impulsores e pás de turbinas, são exemplos onde as limitações da precisão de 3+2 eixos são muito evidentes. Os serviços de usinagem CNC de 5 eixos, beneficiando-se da usinagem CNC de vários eixos, podem fornecer um nível mais alto de desempenho de precisão, especialmente conforme mostrado abaixo:

1. O problema com marcas de ferramentas em 3+2 eixos:

Quando o ângulo do eixo de rotação é ajustado várias vezes, marcas de ferramenta (0,02-0,05 mm de altura) podem aparecer na junção da trajetória de usinagem devido a erros acumulados, portanto, o desempenho da peça será afetado.

2. Recursos da postura contínua da ferramenta de 5 eixos:

A mudança contínua na postura da ferramenta, a trajetória suave do ponto de contato da ferramenta, a ausência de marcas de junta, o contorno da superfície curva contínua de 0,01mm e a rugosidade da superfície que atinge Ra 0,4μm.

3. Um exemplo de superfície curva:

Implantes médicos exigem alta biocompatibilidade, e marcas de ferramentas de 3+2 eixos podem levar a um coeficiente de atrito excessivo. A articulação de 5 eixos pode obter usinagem sem ferramentas, equilibrando desempenho e precisão.

Para peças complexas de pequenos lotes, quanto tempo de entrega a escolha de serviços de usinagem CNC de 5 eixos pode economizar?

O prazo de entrega continua sendo um problema significativo na fabricação de pequenos lotes de peças complicadas. Os serviços de usinagem CNC de 5 eixos podem ajudar a reduzir drasticamente o tempo de produção por meio das vantagens do processo, incluindo:

• Otimização de fixação:

Embora a usinagem de 3+2 eixos normalmente exija de 5 a 6 operações de fixação, a usinagem CNC de 5 eixos pode realizar toda a usinagem em uma única operação de fixação, reduzindo assim o tempo de fixação em 70%.

• Remoção de despesas ocultas:

Os tempos de transferência e alinhamento, que não são imediatamente aparentes, causados por múltiplas operações de fixação na usinagem de 3+2 eixos, representam 40% do tempo total de processamento. A implementação da usinagem de 5 eixos pode evitar isso completamente, assim, o tempo total de processamento pode ser reduzido em 40%-60%.

• Exemplo:

JS Precision é uma empresa que fornece peças para implantes ortopédicos de uma empresa médica. A usinagem de 3+2 eixos durou 3 semanas, enquanto a usinagem CNC de 5 eixos foi capaz de atingir a precisão necessária em apenas 5 dias úteis.

Para peças personalizadas com cavidades profundas e saliências, por que 5 eixos é melhor para peças usinadas personalizadas?

Quando se trata de peças usinadas personalizadas com cavidades profundas e rebaixos, o eixo 3+2 é um pouco limitado em termos de acessibilidade e rigidez da ferramenta. Para superar esses problemas, a ligação de 5 eixos é a melhor escolha, veja os principais recursos abaixo:

• Problemas de rigidez de 3+2 eixos: Aumentar o balanço da ferramenta é essencial ao usinar cavidades profundas. Assim, a cada 10 mm de aumento no balanço, a rigidez é reduzida em 30%, o que resulta em vibrações e, subsequentemente, em degradação da qualidade.
• Evitar Obstáculos em 5 Eixos: O recurso da ferramenta inclinável significa que áreas de cavidades profundas podem ser usinadas com uma ferramenta curta, evitando até mesmo o problema de rigidez. Além disso, a ferramenta permanece no melhor ângulo de corte, o que ajuda a prolongar sua vida útil em até 2 a 3 vezes.
• 5 eixos vs 3+2 Acessibilidade: o eixo 3+2 é incapaz de formar cavidades internas complexas e rebaixos em uma única etapa. Por outro lado, a ligação de 5 eixos tem a vantagem de acessibilidade completa à ferramenta, permitindo assim liberdade de design.

Figura 2: Um centro de usinagem CNC multieixo está cortando ativamente uma peça de metal grande e complexa com características cilíndricas.

Em comparação com tornos padrão, como um torno de 5 eixos dedicado permite posicionamento e fixação rápidos de peças complexas?

Os acessórios desempenham um papel significativo na obtenção de operações de usinagem precisas e eficientes. Os benefícios de uma morsa de 5 eixos e uma fixação de 5 eixos incluem:

1. Risco de interferência de torno padrão:

Normalmente, uma morsa regular pode limitar o movimento do fuso e da ferramenta nas operações de usinagem rotativa de 5 eixos, pois é bastante alta. Isso significa que os ângulos de usinagem seriam limitados e novas fixações precisariam ser feitas para aqueles ângulos não acessíveis na primeira operação.

2.Vantagens do design da morsa de 5 eixos:

Tem uma altura muito baixa (50-70mm), o que permite ter uma elevada força de fixação, evita interferências, proporciona uma fixação estável e suporta mudanças rápidas, reduzindo assim o tempo de fixação de 15 minutos para 2 minutos.

3.Sistema de ferramentas flexíveis:

JS Precision adota uma torna de 5 eixos como centro, junto com mandíbulas de troca rápida e posicionamento de ponto zero, o que a torna extremamente rápida na troca para diferentes peças e perfeita para usinagem de pequenos lotes de diversas variedades.

Diferentes parâmetros principais de desempenho do torno de 5 eixos

Procurando a solução ideal de fixação de 5 eixos para suas peças complexas? Entre em contato com a JS Precision para obter seleção gratuita de acessórios e conselhos sobre otimização de fixação.

Figura 3: uma morsa dedicada de 5 eixos com mandíbulas simétricas fixa com segurança uma peça de metal dentro de um centro de usinagem.

Como a escolha entre 3+2 eixos e 5 eixos afeta o prazo de entrega e o custo cotados?

A decisão entre articulação de 3+2 eixos e 5 eixos afeta o preço, prazo de entrega e custo de peças usinadas personalizadas.

• Custos ocultos: custos de tempo, inspeção e sucata causados por múltiplas operações de fixação em 3+2 eixos podem elevar os custos totais de usinagem em 30% a 50%.
• Valor por operação de fixação: Uma única operação de fixação de uma máquina de 5 eixos é suficiente para remover custos ocultos. Assim, se a peça complexa do suporte for tomada como exemplo, o custo de mão de obra da fixação de 3+2 eixos é de US$ 200, enquanto o custo de 5 eixos é de apenas US$ 50, economizando, portanto, 75%.
• Vantagem no lead time: Embora a taxa horária para máquinas-ferramentas de 5 eixos seja de 30% a 50% maior, por não ter que esperar entre os processos, o ciclo geral de usinagem é mais curto, melhorando assim o preço e o lead time.

Quando devo escolher serviços de usinagem CNC de 5 eixos em vez de 3+2?

O fator decisivo entre uma ligação de 3+2 eixos e uma ligação de 5 eixos é basicamente a sua peça e suas características, o tamanho do lote e o material. Os pontos principais devem ser:

1.Geometria da peça:

Se você estiver lidando com peças planas ou de contorno simples, é melhor usar 3+2 eixos para manter as despesas baixas, quando se trata de superfícies de forma livre, cavidades profundas e peças rebaixadas, 5 eixos é a melhor opção para garantir precisão, para peças pequenas e leves, um CNC de mesa de 5 eixos é uma boa escolha.

2.Tamanho do lote:

Se você estiver fazendo uma peça única ou um lote pequeno (<100 peças), opte por 5 eixos para evitar o gasto de vários acessórios, para lotes grandes, é necessário avaliar a compensação entre o tempo de ciclo da máquina e os custos dos acessórios.

3.Dureza do material:

Ao trabalhar com materiais difíceis de usinar, como aço endurecido e ligas de titânio, a articulação de 5 eixos por si só pode fornecer controle constante da carga de cavacos, reduzindo significativamente o desgaste da ferramenta.

Como avaliar a precisão da articulação de fabricantes de centros de usinagem de 5 eixos?

É essencial escolher fabricantes de centros de usinagem de 5 eixos se você quiser garantir a precisão. Abaixo estão os principais aspectos a serem considerados na avaliação:

• Função RTCP:

O coração da usinagem genuína de 5 eixos, ele mantém o ponto central da ferramenta inalterado. Sem esse recurso, não é possível obter alta precisão na usinagem de articulações.

• Indicadores de precisão:

O equipamento de nível industrial deve atender aos seguintes critérios de precisão de posicionamento ≤0,005mm, repetibilidade ≤0,003mm e resolução do eixo rotativo ≤0,001°.

• Diferenças de equipamento:

Uma máquina de mesa de 5 eixos só pode ter precisão de 0,01-0,02 mm e, portanto, é adequada para peças de baixa precisão. Equipamentos de nível industrial que podem atingir precisão ≤0,005 mm são adequados para usinagem de alta precisão.

• Rigidez da máquina-ferramenta:

Quanto mais pesada a máquina em si, maior a probabilidade de a base ser feita de fundição mineral e as guias terem maior probabilidade de serem endurecidas, melhor será a rigidez, tornando assim a máquina mais adequada para usinar materiais difíceis de usinar.

Quer aprender sobre as técnicas de seleção de equipamentos dos principais fabricantes de centros de usinagem de 5 eixos? Baixe o "White Paper sobre seleção de máquinas-ferramenta de 5 eixos" da JS Precision para dominar métodos de avaliação profissional e pontos-chave de seleção.

Estudo de caso de precisão JS: ligação de 5 eixos transforma 17 ciclos de fixação de corpos de válvulas hidráulicas aeroespaciais em um ciclo de fixação

Desafio

Uma das peças de um corpo de válvula hidráulica aeroespacial é um componente usinado personalizado de alta precisão. É feito de liga de alumínio 7075-T6. A peça possui 36 furos de precisão, 4 passagens de óleo que se cruzam e 2 estruturas de cavidade profunda.

O primeiro fornecedor utilizou um processo de 3+2 eixos com 17 fixações e 5 ciclos de máquina. A precisão da posição do furo foi de ±0,05 mm, mas a rugosidade da parede interna da cavidade profunda foi de apenas Ra 3,2μm, o que resultou em uma taxa de defeito de 15% e a entrega foi adiada por 8 semanas."

Solução

Ao permitir o benefício da experiência adquirida com operações de usinagem CNC de 5 eixos, a equipe da JS Precision alterou o caminho do processo de usinagem CNC multieixos para a peça da seguinte forma:

1.Revolução de ferramentas:

Para fixar todas as superfícies de usinagem e eliminar os erros resultantes de fixações múltiplas, uma solução personalizada de fixação de peças de 5 eixos foi implementada usando uma morsa de 5 eixos de baixa altura em combinação com um sistema de troca rápida de ponto zero.

2. Otimização do caminho da ferramenta:

Através do uso de estratégias de programação de alto nível para usinagem CNC multieixos, o fresamento trocoidal com inclinação da ferramenta foi usado para as características de cavidade profunda, portanto, a ferramenta o balanço foi reduzido de 120 mm para 60 mm e a rigidez da ferramenta foi melhorada.

3.Inspeção na máquina:

Usando um apalpador de máquina-ferramenta, a equipe realizou compensação de feedback em circuito fechado para todas as dimensões críticas em uma única operação de fixação. Este processo ajudou a corrigir erros de usinagem em tempo real e garantiu a precisão da peça.

Resultados

Após ser reprocessado com um CNC de 5 eixos, o corpo da válvula hidráulica conseguiu uma atualização completa de desempenho de sua usinagem:

• A precisão da posição do furo foi melhorada de ±0,05 mm para ±0,01 mm.
• A rugosidade da parede interna da cavidade profunda foi reduzida de Ra 3,2μm para Ra 0,8μm.
• O tempo total de usinagem foi drasticamente reduzido de 35 para 12 horas, e o tempo de entrega foi reduzido de 10 para 3 semanas.
• A taxa de defeitos caiu de 15% para 0,5%, e os custos gerais de usinagem por peça foram reduzidos em 42%.

Tem necessidades semelhantes de usinagem de peças complexas e deseja uma solução rápida? Ligue agora para a linha direta de serviço da JS Precision para agendar uma consulta individual com um engenheiro. Aproveitando as vantagens da tecnologia de usinagem CNC multieixos, personalizaremos uma solução de usinagem personalizada para você, resolvendo com eficiência seus desafios de usinagem.

Perguntas frequentes

Q1: Quanto mais cara é a usinagem de 5 eixos do que a usinagem de 3+2 eixos?

A taxa horária de usinagem de 5 eixos é cerca de 30-50% mais cara do que a usinagem de 3+2 eixos, no entanto, é capaz de remover completamente os custos ocultos e, assim, o custo total de usinagem de peças complexas pode ser reduzido em 20-40%, o que basicamenteresulta em melhor relação custo-benefício.

Q2: A programação de 5 eixos é difícil?

Sim, é moderadamente difícil e requer um conhecimento profundo das estratégias de controle vetorial de eixos de ferramentas multieixos. JS Precision é capaz de fornecer análise DFM para ajudar a otimizar o design e facilitar o processo de programação.

Q3: Quais marcas de máquinas-ferramentas de 5 eixos você usa?

Para garantir a precisão e a estabilidade da usinagem simultânea de vários eixos, empregamos principalmente marcas de primeira linha como Hermle (Alemanha), Mikron (Suíça) e Mazak (Japão).

Q4: Existe uma quantidade mínima de pedido?

Não temos quantidade mínima de pedido. Sendo especialistas na área de processamento de peças de ultra precisão em pequenos lotes, podemos aceitar pedidos de peças únicas e ainda assim você terá acesso a serviços profissionais de usinagem simultânea de 5 eixos.

Q5: Que nível de precisão a usinagem de 5 eixos pode atingir?

Ele pode fornecer consistentemente uma precisão de posicionamento de ±0,005mm e uma repetibilidade de ±0,003mm, o que é suficiente para o processamento de peças personalizadas de alta precisão.

Q6: Qual é o prazo de entrega típico para usinagem de 5 eixos?

O prazo de entrega para uma única amostra é geralmente de 5 a 7 dias úteis, enquanto o prazo de entrega do lote é de 2 a 4 semanas, o que é consideravelmente menor do que a usinagem de 3+2 eixos. Se precisar de um processamento mais rápido, basta perguntar e faremos o possível para ajudar.

Q7: Você pode usinar aço endurecido?

Temos recursos de fresamento duro e podemos usinar diretamente o aço endurecido HRC58-62, reduzindo assim o processo EDM subsequente e aumentando nossa eficiência de usinagem.

Q8: Como você garante a consistência do lote?

Com a ajuda de um sistema de posicionamento de ponto zero e controle de processo SPC, ficamos de olho em todo o processo de usinagem. Consequentemente, podemos garantir que o erro do lote de peças personalizadas não exceda 0,01 mm.

Resumo

A ligação de 3+2 eixos e 5 eixos é mais do que apenas atualizações de processo. São um par de soluções, cada uma adaptada a diferentes partes. A seleção do processo adequado desempenha um papel decisivo na obtenção de um equilíbrio entre precisão, prazo de entrega e custo.

Se as peças forem complicadas, deve-se optar por serviços de usinagem CNC de 5 eixos para realizar rapidamente a transformação de projetos de design em objetos reais.

A JS Precision, por meio de equipamentos de classe mundial, processos desenvolvidos e anos de experiência, pode resolver a maioria, se não todos, os seus problemas de usinagem.

Não deixe que a seleção inadequada de processos prejudique a eficiência de sua produção. Envie seus desenhos 3D para a JS Precision agora e você receberá uma avaliação profissional do processo em até 4 horas. Deixe nossa equipe de especialistas proteger a usinagem de suas peças!

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.

Got thoughts or experiences to share? We'd love to hear from you!