Usinagem CNC de 5 eixos versus 3 eixos: Otimize suas peças personalizadas

A distinção entre máquinas CNC de 5 eixos e de 3 eixos está entre as considerações mais importantes e difíceis de ignorar quando se trata de fabricação de precisão.

Considerando a presença de superfícies curvas complexas, furos angulares e recursos de precisão multifacetados em seu projeto, você precisa escolher entre realizar a usinagem na máquina de 3 eixos com múltiplas configurações de fixação ou optar por fazê-la na máquina de 5 eixos com uma única configuração.

Para oferecer a melhor relação custo-benefício e qualidade para engenheiros e compradores, o primeiro passo para tomar a decisão correta é compreender as diferenças e variações entre as máquinas CNC de 5 eixos e de 3 eixos. No artigo a seguir, será apresentada uma análise detalhada das diferenças e variações entre as duas máquinas.

Resumo das respostas principais

Principais conclusões

• A principal vantagem da usinagem CNC de 5 eixos pode ser resumida como a capacidade de usinar geometrias complexas em uma única configuração de fixação, aumentando assim a precisão, o acabamento superficial e reduzindo o número de operações.
• Para componentes simples, a usinagem de 3 eixos é mais econômica, enquanto para componentes complexos, a usinagem de 5 eixos pode reduzir os custos totais por meio do aumento da eficiência geral.
• Ao escolher um fabricante por contrato , a experiência na implementação de tecnologias , a capacidade de integrar processos e os processos de controle de qualidade são os principais fatores a serem considerados, e não as marcas das máquinas-ferramenta.

CNC de 5 eixos vs. CNC de 3 eixos: a JS Precision ajuda você a tomar a decisão certa.

Na fabricação de precisão, o profissionalismo das máquinas CNC de 5 eixos torna-se o fator decisivo na competitividade geral dos produtos, enquanto a escolha correta entre máquinas CNC de 5 eixos e de 3 eixos é crucial para a otimização de custos.

A norma ISO 10791-6:2014 da Organização Internacional de Normalização, “Máquinas-ferramenta - Condições de teste - Parte 6: Precisão geométrica de centros de usinagem de 5 eixos”, especifica critérios para avaliação da precisão e limites de aplicação para centros de usinagem de 5 eixos de forma precisa , enfatizando a seleção racional .

A JS Precision possui mais de 15 anos de experiência prática em usinagem de 5 e 3 eixos. A empresa já atendeu mais de 500 clientes em setores de ponta, como aeroespacial, médico e automotivo, e concluiu mais de 1000 projetos de usinagem personalizados para peças complexas.

Não só possuímos equipamentos de usinagem de 5 eixos e 3 eixos de alta qualidade, fabricados pela alemã DMG MORI e pela japonesa Mazak, respectivamente, como também empregamos um grupo de engenheiros especializados em programação CAM, otimização de processos e controle de qualidade.

Com o uso de nosso banco de dados de processos proprietário , podemos encontrar imediatamente uma solução ideal de usinagem para diversas peças.

Por exemplo, o projeto de implante ortopédico de um cliente da área médica apresentava grandes variações de precisão e longos prazos de entrega quando se utilizava usinagem de 3 eixos. Com a otimização para usinagem CNC de 5 eixos, as tolerâncias de forma e posição da peça estabilizaram-se em ±0,02 mm , o prazo de entrega foi reduzido em 40%, representando uma economia de 25% no custo total para o cliente.

Nossos casos de sucesso abrangem desde protótipos de peça única até a produção em massa, todos verificáveis e rastreáveis com cada dado fornecido.

Se você se encontra em um dilema quanto à escolha entre os benefícios oferecidos pela usinagem CNC de 5 eixos versus 3 eixos, ou se tem dúvidas sobre os custos e riscos de entrega associados à usinagem de 5 eixos, não hesite em entrar em contato com a equipe técnica da JS Precision.

Qual é a principal diferença entre um CNC de 5 eixos e um de 3 eixos?

É muito importante entender que o conhecimento sobre as diferenças nas dimensões de movimento e flexibilidade na usinagem é essencial para garantir uma decisão de compra correta entre uma CNC de 5 eixos e uma de 3 eixos.

CNC de 5 eixos versus CNC de 3 eixos: quais são as diferenças?

Uma máquina CNC de 3 eixos tem seu movimento limitado apenas aos eixos X, Y e Z, o que permite realizar operações de usinagem na superfície superior do material em uma única configuração.

Uma máquina CNC de 5 eixos adiciona dois eixos rotativos adicionais , A e C, permitindo que a ferramenta se aproxime da peça de trabalho a partir de múltiplos ângulos. Isso possibilita a usinagem de cinco superfícies e áreas curvas complexas em uma única configuração. Trata-se de um grande avanço em qualidade, eficiência e até mesmo liberdade de projeto, o que explica a preferência por peças complexas na usinagem CNC de 5 eixos.

Por que "reduzir o número de configurações"?

Uma das principais vantagens do CNC de 5 eixos em comparação com o de 3 eixos é a redução no número de setups . Múltiplas operações de fixação acumulam erros de posicionamento e afetam a precisão das peças. A usinagem de 5 eixos finaliza operações complexas em uma única fixação, eliminando esse erro desde a sua origem , economizando tempo de fixação e custos de mão de obra, além de reduzir a responsabilidade por danos às peças.

Figura 1. Uma máquina-ferramenta de três eixos opera ao longo de três eixos lineares, enquanto uma máquina-ferramenta de cinco eixos adiciona movimento rotacional.

Decifrando o Custo: Fatores de Preço na Usinagem CNC de 3 Eixos vs. 5 Eixos

É um equívoco comum pensar que a usinagem CNC de 5 eixos é sempre mais cara do que a usinagem de 3 eixos. Isso não é verdade. Vários fatores influenciam o preço da usinagem CNC de 5 eixos . Não se trata apenas de calcular o custo por hora.

Usinagem CNC de 3 eixos vs. 5 eixos: comparação de preços

As vantagens associadas ao CNC de 3 eixos podem incluir menor custo de aquisição e operação da máquina-ferramenta e facilidade de programação. No entanto, peças complexas exigem múltiplas fixações, o que pode resultar em perda de precisão.

Embora o CNC de 5 eixos possa envolver um alto custo de aquisição de máquina-ferramenta e programação , a técnica de "fixação única" o torna menos dispendioso em comparação com a produção de peças complexas com CNC de 3 eixos.

Quais são os principais fatores que influenciam o preço final de uma usinagem CNC de 5 eixos?

O preço da máquina CNC de 5 eixos é ajustado de acordo com o projeto e os principais fatores que o influenciam:

• A complexidade da peça.
• O tipo de material a ser trabalhado (se for um material difícil de cortar, como uma liga de titânio, o processo é mais complexo, o que aumenta o custo).
• A precisão exigida.
• O tamanho do lote (pequenos lotes de peças complexas).

Quando usar usinagem com posicionamento de 3+2 eixos?

Existe uma relação de acoplamento entre a usinagem CNC de 3 eixos e a de 5 eixos . A usinagem com posicionamento de 3+2 eixos é apropriada para peças retangulares com diversas superfícies inclinadas discretas.

Superfícies inclinadas podem ser usinadas fixando a peça em um ângulo constante para rotacioná-la e realizando usinagem em 3 eixos, permitindo que a usinagem com posicionamento em 3+2 eixos aproveite a principal vantagem de uma fixação menor . Essa é uma abordagem viável para determinar o preço de uma máquina CNC de 5 eixos.

Tem interesse em saber qual técnica de usinagem e o custo ideal para o seu componente? Entre em contato com a JS Precision para obter um orçamento preciso para usinagem de 5 eixos ou 3 eixos, além de um plano de usinagem CNC adequado. Agende uma consulta para receber um relatório gratuito com análise de custos detalhada.

Figura 2. Considerando a complexidade da usinagem de cinco eixos, sua dificuldade de programação também será maior, e o custo da programação será mais elevado.

Como escolher: 5 eixos ou 3 eixos para o seu projeto?

Na hora de escolher entre usinagem CNC de 5 eixos e de 3 eixos, não basta buscar a melhor opção possível. O importante é considerar as necessidades do projeto. Isso pode ser feito respondendo a algumas perguntas simples:

• Existem múltiplas superfícies de usinagem interconectadas com precisão na peça? Sim → Preferencialmente 5 eixos .
• Possui cavidades profundas, superfícies inclinadas e superfícies curvas? Sim → Melhor para usinagem de 5 eixos.
• A peça é uma placa simples ou um prisma? Sim → a usinagem em 3 eixos é a opção mais econômica.
• Para protótipos pequenos/componentes complexos, a usinagem de 5 eixos oferece alta flexibilidade. Para componentes simples de grande escala, a usinagem de 3 eixos ou máquinas especializadas seriam mais apropriadas.

Recomendações de Engenharia Colaborativa da JS Precision:

Os engenheiros da JS Precision entram em ação durante o processo de orçamento com a análise de fabricabilidade . Ao otimizar os parâmetros de projeto, como o valor do ângulo de inclinação do plano inclinado, componentes complexos podem ser fabricados por usinagem de 3 eixos, resultando em economia.

Avaliação dos fabricantes de centros de usinagem CNC de 5 eixos

A escolha de um bom fabricante de centros de usinagem CNC de 5 eixos é crucial para garantir a qualidade e a velocidade da usinagem. Não basta focar apenas no modelo do centro de usinagem. É preciso também considerar as necessidades e as capacidades dos usuários em relação ao equipamento.

Funcionalidades a serem consideradas na seleção de fornecedores de centros de usinagem CNC de 5 eixos:

• Experiência técnica e competências em software: Avaliar a experiência da equipe de programação CAM em relação ao planejamento de trajetórias de ferramentas complexas.
• Integração da cadeia de processos: Eles estão em condições de oferecer serviços para toda a gama de processos, como usinagem, medição e tratamento de superfície?
• Testes e certificação de controle de qualidade: Eles oferecem equipamentos de teste online e sistemas de certificação ISO 9001 e AS 9100 ?
• Comunicação e Transparência: Podem explicar o seu processo em detalhe e partilhar os relatórios de DFM?

Detalhes importantes a serem observados durante a visita à fábrica

Ao visitar fabricantes de centros de usinagem CNC de 5 eixos, as áreas importantes a serem observadas incluem:

• O ambiente e a manutenção da oficina.
• A qualidade dos equipamentos de inspeção, como máquinas de medição por coordenadas .
• O trabalho em andamento, incluindo a gestão do trabalho em andamento na área de máquinas-ferramenta.

O valor da capacidade e objetividade de "atendimento único"

Empresas com capacidade para oferecer usinagem de 5 eixos de alta qualidade, bem como usinagem eficiente de 3 eixos ( como a JS Precision ), podem então oferecer a escolha ideal de processo a partir de uma perspectiva de projeto integrado, levando em consideração os interesses do cliente.

A JS Precision é uma fabricante profissional de centros de usinagem CNC de 5 eixos, com maquinário de ponta, equipe técnica qualificada e um sistema abrangente de controle de qualidade. Procurando por um fornecedor confiável de soluções de usinagem de 5 eixos? Agende uma visita à fábrica hoje mesmo e designaremos um gerente de contas para atender às suas necessidades.

Peças de Usinagem Obrigatória: O Domínio do CNC de 5 Eixos

Certos componentes complexos exigem usinagem CNC de 5 eixos para uma produção sofisticada. As principais categorias de peças usinadas em 5 eixos são as indústrias de alta precisão , que incluem peças estruturais aeroespaciais, impulsores, turbinas, moldes complexos, núcleos de moldes complexos, dispositivos médicos de precisão e autopeças de alta qualidade.

Um torno de 5 eixos é um tipo de máquina de torneamento e fresagem de 5 eixos que supera outras na categoria de usinagem de 5 eixos, focando em peças rotativas com superfícies excêntricas ou radiais (como eixos e flanges), realizando uma configuração única e usinagem completa.

Precisa usinar as peças mencionadas acima em 5 eixos ou tem dúvidas sobre a compatibilidade das peças? Entre em contato com a JS Precision para um serviço completo, baseado em sua vasta experiência em usinagem de peças complexas em 5 eixos. Envie seus requisitos para receber uma avaliação gratuita de viabilidade de usinagem.

A Figura 3 mostra que a usinagem CNC de cinco eixos apresenta vantagens específicas em indústrias de alta precisão, como a produção de componentes complexos, como pás de turbina e peças de motores para a indústria aeroespacial.

Estudo de Caso: Da dificuldade em 3 eixos ao sucesso em 5 eixos – Um redesenho da carcaça da turbina

Para uma comparação prática entre as vantagens do CNC de 3 eixos e o de 5 eixos, um exemplo ilustra melhor a diferença. Apresentamos aqui um estudo de caso da JS Precision, que auxiliou um cliente a superar as dificuldades da usinagem de 3 eixos com a usinagem de 5 eixos:

Motivações do Cliente

Uma pequena carcaça de turbina em aço inoxidável, de um determinado fabricante de equipamentos de energia, foi originalmente usinada utilizando CNC de 3 eixos com 4 processos de fixação.

Esta peça contém 8 canais de fluido inclinados e flanges irregulares, e existem gargalos óbvios na usinagem de 3 eixos: o tempo de processamento para uma única peça chega a 28 horas, e o prazo de entrega é severamente atrasado.

A perpendicularidade e a precisão da posição dos furos em diferentes superfícies são difíceis de garantir de forma estável, com uma taxa de defeitos de até 8% . A fixação repetida resulta em baixa consistência das peças, afetando a eficiência da montagem subsequente.

JS Precision Solution

Após recebermos os requisitos, a JS Precision realizou uma análise abrangente da estrutura da peça e do método de processamento original. Entendemos que a complexidade da estrutura da peça é onde os benefícios da usinagem CNC de 3 eixos em comparação com a de 5 eixos se tornam evidentes. A usinagem CNC de 5 eixos pode, basicamente, solucionar o problema de erros de fixação e aumentar a eficiência.

Nossa solução é a seguinte:

• Reavaliação do Processo: Uma reavaliação do processo de usinagem da peça revelou que as passagens de fluido inclinadas e os flanges irregulares eram as principais dificuldades de usinagem, resultando em estratégias adaptadas de acordo.
• Seleção de Equipamentos: Para o nosso projeto, escolhemos um centro de usinagem CNC de 5 eixos DMG MORI, fabricado na Alemanha. O equipamento selecionado permite usinar peças complexas com precisão .
• Otimização da Fixação: Ferramentas específicas foram desenvolvidas para a fixação individual da peça, eliminando o problema de erros em fixações múltiplas.
• Programação: Isso foi alcançado otimizando o percurso da ferramenta com software de programação CAM. O fresamento lateral foi realizado para cortar as superfícies inclinadas. As etapas de furação e fresamento dos canais de refrigeração foram combinadas em um único programa para diminuir o tempo de troca de processo.

Comparação de dados

Resultados

Utilizando as soluções de usinagem CNC de 5 eixos, o cliente conseguiu aumentar a qualidade das peças montadas e, ao mesmo tempo, melhorar a capacidade de atender aos requisitos de produção anuais sem precisar fazer investimentos.

O cliente conseguiu reduzir os custos de produção em 22% , o ciclo de entrega em 64% e a competitividade dos mercados em uma margem significativa.

Se você também está enfrentando problemas semelhantes de usinagem e gostaria de melhorar a qualidade, reduzir prazos de entrega e custos com usinagem de 5 eixos, entre em contato com a JS Precision . Criaremos uma solução de usinagem de 5 eixos personalizada, baseada exclusivamente nos requisitos do seu projeto. Compartilhe as informações do seu projeto para receber recomendações gratuitas de otimização de processos e orçamentos para usinagem de 5 eixos.

Figura 4: Carcaça de aço inoxidável para turbina de pequeno porte

Vocês podem personalizar uma solução de usinagem CNC de 5 eixos para nós?

A JS Precision é especializada em atender a requisitos personalizados de usinagem de 5 eixos. Seu principal diferencial é o suporte técnico completo oferecido por meio de amplo conhecimento em engenharia. Desde o envio de desenhos 3D, acompanhamos todo o processo para transformar os requisitos de projeto em soluções de implementação eficientes e de baixo custo .

Principais responsabilidades da equipe do projeto:

• Análise de viabilidade de fabricação para detectar peças de difícil usinagem e pontos de desperdício de custos antecipadamente.
• Simulação para diversos caminhos de processo (simulador para processos puramente de 3 eixos, 3+2 eixos e 5 eixos interligados).
• Oferecendo soluções transparentes.
• Integração de outros serviços de valor agregado, como medição por coordenadas e ensaios não destrutivos .

Nosso processo de personalização

• Alinhamento no entendimento sobre desempenho, orçamento e aplicação.
• Otimização competitiva de soluções de processo.
• Processo de execução claro e compartilhamento em tempo real do progresso da execução .
• Otimização de parâmetros contínuos para reduzir custos através da melhoria da eficiência após a produção em massa.

Comece seu projeto hoje mesmo!

Precisa de um trabalho personalizado? Basta enviar os desenhos da peça e informações básicas, e entraremos em contato com você em 24 horas ou menos com uma recomendação profissional, incluindo um estudo de viabilidade de fabricação com usinagem de 5 eixos, uma recomendação sobre CNC de 5 eixos versus 3 eixos e um orçamento.

Perguntas frequentes

P1: Uma máquina CNC de 5 eixos pode sempre produzir um acabamento superficial melhor do que uma de 3 eixos?

Sim. No caso de usinagem de superfície, por exemplo, a usinagem CNC de 5 eixos permite que a ferramenta de corte permaneça em uma posição de corte ideal , evitando defeitos de usinagem na faixa de baixa velocidade linear ao redor do centro da fresa esférica e obtendo um acabamento superior. Essa é uma das diferenças mais notáveis na qualidade da usinagem em comparação com a usinagem CNC de 3 eixos.

P2: Meu projeto envolve trabalho complexo, mas tenho recursos limitados. Existem opções intermediárias?

Sim. A melhor solução em termos de custo-benefício seria a usinagem com posicionamento de 3+2 eixos (também conhecida como usinagem indexada). Consiste em girar a peça de trabalho para um determinado ângulo e usiná-la fixando-a, realizando posteriormente a usinagem em modo de 3 eixos. Embora não seja um corte contínuo, contribui significativamente para reduzir o custo de uma máquina CNC de 5 eixos.

Q3: Qual é o tamanho mínimo de lote para uma máquina de 5 eixos?

Não há limite para o tamanho mínimo do lote na usinagem de 5 eixos. Mesmo para a produção de protótipos de peça única, se a geometria for suficientemente complexa, a usinagem de 5 eixos pode ser a melhor opção, pois elimina o tempo de projeto e fabricação de ferramentas, sendo, portanto, preferida na fabricação rápida de protótipos e na produção de pequenos lotes para testes.

Q4: Como determinar se um fornecedor realmente possui capacidade de usinagem de 5 eixos?

Isso pode ser determinado por três dimensões: Primeiro, pergunte se eles possuem amostras físicas ou vídeos que possam comprovar a usinagem de peças típicas em 5 eixos; segundo, quais métodos e equipamentos eles utilizam para medir a precisão de seus itens; terceiro, qual é o ciclo de calibração de precisão de suas máquinas-ferramenta e como funciona o processo de controle de qualidade.

Q5: Qual é a diferença entre um torno de 5 eixos para torneamento e fresamento e um centro de usinagem vertical de 5 eixos?

Os principais cenários de uso são diferentes. O torno de 5 eixos é usado principalmente para torneamento e é adequado para processar peças rotativas, enquanto o centro de usinagem vertical de 5 eixos é usado principalmente para fresamento, sendo adequado para o processamento de peças tipo caixa e peças moldadas. A escolha deve ser feita de acordo com as principais características da peça.

Q6: O prazo de entrega e a comunicação são garantidos ao realizar usinagem CNC de 5 eixos na China?

Garantido. Isso é possível graças às equipes de gerenciamento de projetos e comunicação de fornecedores globais como a JS Precision. Os processos são praticamente transparentes com o uso de plataformas online padronizadas para o acompanhamento de projetos. O prazo de entrega e o processo de comunicação serão os mesmos dos fornecedores globais, com mais benefícios relacionados a custos.

Q7: Quais formatos de arquivos de design vocês aceitam?

Aceitamos diversos formatos de arquivo de projeto comuns, mas para projetos 2D e 3D, aceitamos apenas os formatos STEP, IGES, SLDPRT ou X_T. Também aceitamos projetos em formato DXF ou DWG para projetos 2D. O formato neutro mais comum para projetos é o STEP.

Q8: Uma máquina CNC de 5 eixos pode processar materiais compósitos ou plásticos além de metais?

Sim. A usinagem de compósitos de alto desempenho, como fibras de carbono, plásticos de engenharia como o PEEK e blocos de resina na fabricação de protótipos também é realizada em usinagem CNC de 5 eixos. Isso inclui ainda a moldagem de alta precisão de formas complexas.

Resumo

A decisão de escolher entre usinagem CNC de 5 eixos e de 3 eixos envolve muito mais do que simplesmente uma questão de qualidade "de ponta" versus "de baixo custo". Embora a usinagem de 3 eixos ainda possa ser uma opção economicamente insubstituível para a fabricação de componentes simples, o grande diferencial da usinagem de 5 eixos, "a capacidade de realizar usinagem complexa em uma única configuração", oferece a melhor relação custo-benefício .

Ao selecionar um centro de usinagem de 5 eixos, é sempre importante conhecer o nível de complexidade da peça a ser usinada. Escolher um bom fabricante de centros de usinagem CNC de 5 eixos é fundamental.

A JS Precision , com capacidade total para usinagem em 3 eixos, 5 eixos e torneamento-fresamento , mantém o compromisso de oferecer análises objetivas do desempenho do processo, bem como fabricação sem limitações impostas por nossas máquinas. Podemos transformar seus projetos em realidade, proporcionando precisão, desempenho e economia.