Usinagem CNC Cinco Eixos: O que é? Como utilizar? Por que escolher?

Desde os primórdios o homem já tinha a necessidade de moldar e transformar materiais brutos em objetos úteis para seu dia-a-dia, para isso utilizava os recursos da época que eram obviamente muito mais limitados do que dispomos em nossa realidade. A gama de produtos que utilizamos atualmente é imensa, sendo assim moldar materiais é imprescindível para que possamos manter nosso conforto e qualidade de vida. As técnicas para transformar materiais brutos em objetos variaram ao longo dos anos conforme a matéria-prima utilizada e com a evolução da tecnologia. Na indústria metalmecânica especialmente, a usinagem se tornou a grande auxiliadora para criar peças com diversos perfis e com funcionalidades incríveis.

Em termos gerais a usinagem é um processo de fabricação por remoção de material que tem o objetivo de transformar uma peça bruta em um produto com forma e dimensões especificados. Existem muitos processos de usinagem e cada qual tem sua função, por exemplo: O Torneamento é a utilização da máquina-ferramenta para fabricar objetos cilíndricos ou cônicos, a Retificação fica encarregada de dar acabamento às peças através da remoção de material por abrasivos, a Furação como o próprio nome sugere, permite que as peças sejam perfuradas em locais e de diâmetros determinados e assim temos uma lista de recursos que a usinagem nos proporciona.

Usinagem CNC Cinco Eixos: O que é? Como utilizar? Por que escolher?

As máquinas mais simples, mas ainda muito utilizadas, são as de usinagem convencional que através de ferramentas de corte ou abrasão moldam o material. Elas não estão obsoletas, mas gradativamente estão sendo substituídas por outras com tecnologia mais avançada, são as máquinas de usinagem computadorizadas que através de uma linguagem de programação tornam-se mais autônomas. A linguagem de programação comanda todos os movimentos da máquina como a velocidade, acionamento dos fluídos e seleção de ferramentas por exemplo, minimizando a interação humana. Essas máquinas são chamadas de CNC (Comando Numérico Computadorizado) e disponibilizam uma série de recursos capazes de criar verdadeiras artes.

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Vantagens de utilizar a máquina CNC

Apesar de exigir um investimento mais alto, optar por uma máquina CNC ou por um Centro de Usinagem invés de equipamentos convencionais tem um elevado custo x benefício principalmente para produção em larga escala. A lista de itens vantajosos é vasta, mas os principais são:

  • Fabricação de geometrias complexas;
  • Precisão de medidas;
  • Melhor acabamento;
  • Versatilidade;
  • Agilidade;
  • Controle de qualidade acessível;
  • Constância nos lotes de fabricação;
  • Redução de erros humanos;

Qual a diferença entre fresamento e torneamento CNC e o Centro de Usinagem?

O centro de usinagem CNC é o equipamento capaz de reunir em uma só máquina diversas ferramentas e recursos para a produção de peças com perfis variados, ele é o famoso multitarefa. Desta forma você não precisaria ter um torno e uma fresadora mesmo que eles possuam o recurso do comando numérico. O centro de usinagem conta com uma estrutura mais robusta e uma variedade maior de ferramentas, dessa forma dificilmente fica limitado.

Para que isso seja possível, os centros de usinagem trabalham com o que chamamos de eixos, sim são os mesmos eixos coordenados que você está pensando. Os centros de usinagem mais comuns possuem três ou cinco eixos.

O que é usinagem CNC de 5 eixos?

Como o próprio nome diz, a máquina de usinagem CNC trabalha em cinco eixos diferentes simultaneamente, isso permite a usinagem de peças com perfis muito complexos. É claro que além da complexidade, há outras vantagens de optar por este recurso, algumas delas são:

  • Possibilidade de inclinação da mesa ou ferramenta;
  • Configuração única por ser um equipamento multitarefas;
  • Redução do tempo de entrega;
  • Aumento da eficiência;
  • Capacidade de evitar colisões;
  • Melhor acesso à geometria da peça;
  • Vida útil da ferramenta e tempo de ciclo aprimorados;
  • Posição ideal de corte;
  • Carga constante de cavacos;

Quais são os 5 eixos?

Para tornar mais didático, vamos contar uma história daquelas que gostamos sobre os grandes descobridores da ciência. O escolhido de hoje é René Descartes, considerado o pai da matemática moderna. Descartes estava deitado na cama quando notou uma mosca zumbindo em seu quarto, ele percebeu que podia descrever a posição da mosca no espaço tridimensional usando apenas três números, representados pelas variáveis ​​X, Y e Z. Com certeza você já associou as variáveis com o tradicional sistema de coordenadas cartesianas e é isso mesmo! Este sistema ainda está em uso mais de três séculos após a morte do matemático e é utilizado no centro de usinagem! Portanto X, Y e Z são três dos cinco eixos. 

E os outros dois?

Imagine se pudéssemos aumentar o zoom na mosca de Descartes em meio ao voo, poderíamos não só descrever sua posição (X,Y,Z) mas também descrever sua orientação. A orientação pode ser descrita quando a mosca está girando da mesma maneira que um avião faz acrobacias. Seu giro é descrito pelo quarto eixo, que é o eixo de rotação em torno de X que vamos chamar de “A”. O mesmo acontece com a mosca quando ela faz a rotação em torno de Y, que vamos chamar de “B”. Sem dúvida, os leitores astutos vão questionar a existência de um sexto eixo (C) que gira em torno do eixo Z e sim ele também pode existir.

Quais são os 5 eixos?

Os eixos A, B e C são ordenados alfabeticamente para corresponder aos eixos X, Y e Z. Embora existam máquinas CNC de 6 eixos, as configurações de 5 eixos são mais comuns. Para que você possa entender, olhando para um centro de usinagem cinco eixos sem precisar imaginar uma mosca, a mesa de trabalho do centro de usinagem é rotativa e ela pode ser plana, curva e furada, além disso as ferramentas também são capazes de inclinar tendo acesso a locais da peça que uma máquina três eixos não teria. Entendeu como funciona?

Configurações de 5 eixos

A configuração específica de uma máquina de 5 eixos determina quais dos dois eixos de rotação ela utiliza. Os eixos rotativos de algumas máquinas são expressos através do movimento da mesa, enquanto outras giram o eixo em si. Cada qual têm suas vantagens exclusivas, a primeira por exemplo oferece maiores volumes de trabalho, pois não é necessário compensar o espaço ocupado pelo eixo rotativo. Por outro lado, as máquinas com rotação giratória podem suportar peças mais pesadas, uma vez que a mesa é sempre horizontal, então a escolha deve ser condizente com a necessidade.

Quantos eixos você precisa?

Você pode ter visto referências a centros de usinagem que oferecem sete, nove ou até onze eixos. Embora muitos eixos adicionais possam parecer difíceis de visualizar, a explicação para geometrias tão impressionantes é simples. Existem máquinas com dois fusos e torres inferiores, então você terá vários eixos: a torre superior terá 4 eixos e a torre inferior terá mais 2, sendo possível totalizar bem mais de 5 eixos.

Como geralmente ocorre na fabricação, a resposta a essa pergunta depende de sua aplicação específica e da complexidade do perfil que você precisa. A geometria da peça informará se você precisa de uma configuração de 3, 4 ou 5 eixos

Um exemplo é a lâmina de turbina que é uma superfície de forma livre e pode ser bastante complexa. A maneira mais eficiente de terminar a usinagem desse produto é usar 5 eixos, levando a ferramenta em espiral ao redor do aerofólio da lâmina. Você pode usar apenas 3 eixos lineares para usinar a superfície, mas terá processos adicionais que não a elegem como a maneira mais eficiente.

Outra consideração importante é o tamanho máximo da peça que você pode colocar na máquina para que as trocas de ferramentas sejam possíveis. Antes de processar, você precisa entender os recursos da máquina e o que ela pode ou não fazer.

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Por que usar usinagem de 5 eixos?

Por que usar usinagem de 5 eixos?

Tentar decidir entre usinagem de 3 eixos e 5 eixos pode não ser tão simples assim visto que os custos de produção estão sempre no topo das preocupações. Mas basicamente as perguntas que você deve fazer são:

  • O processo necessita de uma usinagem contínua ou simultânea ou pode ser separado em etapas?
  • A complexidade do perfil da peça necessita de movimentação da ferramenta de corte?
  • O tempo de processo fica otimizado a cada reorientação e troca da ferramenta?
  • É possível que o equipamento que trabalha com três eixos obtenha os mesmos resultados que aquele que trabalha com cinco eixos?
  • Quais são os riscos de colisão?
  • Qual opção proporciona maior desgaste de ferramental?

Como obter o máximo da usinagem de 5 eixos

Não é incomum ver equipamentos com recursos de 5 eixos sendo subutilizados. Algumas empresas podem ter a máquina, mas não utilizam sua capacidade total, ou podem não ter o software necessário para criar um programa que explore todos os recursos dela. Não é incomum que as empresas adquiram um centro de usinagem 5 eixos para utilizar apenas 3 deles.

Portanto, antes de escolher ter esse equipamento tão robusto, é importante ter a capacitação técnica para colocá-lo para funcionar em condições ideais.

A importância dos controles e software de 5 eixos

Embora ter um mecânico com o conjunto de habilidades correto seja o principal contribuinte para maximizar a capacidade de uma máquina de 5 eixos, o controle e o software da máquina são igualmente importantes. O software da máquina deve ser capaz de processar os dados com rapidez suficiente para que o caminho da ferramenta seja um movimento agradável, suave e uniforme, está aí a importância de ter uma linguagem bem programada.

 

Evitando colisões em 5 eixos

Como em qualquer equipamento programado, um centro de usinagem 5 eixos pode sofrer colisão devido a velocidade e versatilidade de movimentos que o porta ferramentas é capaz de trabalhar. Felizmente, hoje existem várias ferramentas e softwares no mercado que podem ajudar a reduzir e até mesmo eliminar essas colisões desagradáveis. Os softwares são capazes de simular os movimentos e detectar se durante o processo há risco de colisão. Evitar essas colisões é fundamental porque caso ocorram, podem danificar o equipamento e até mesmo machucar alguém. É claro que além do software é importante que você simule manualmente com velocidade bem reduzida.

Sensor de ferramenta de 5 eixos

A alta produtividade é um benefício da usinagem em 5 eixos, mas também aumenta o risco de erros, como o uso de uma ferramenta quebrada ou a ferramenta incorreta. Uma maneira de minimizar esses erros é optar por um sistema de detecção de ferramentas. Existem várias opções inclusive em laser que são muito úteis.

USINAGEM CINCO EIXOS FAQ

O que é um centro de usinagem?

O Centro de Usinagem Vertical (CNC) é uma máquina-ferramenta que utiliza ferramentas de corte como por exemplo: broca, fresa de topo, alargador, macho e cabeçotes fresadores. Este tipo de máquina é muito utilizado nas indústrias de fabricação, devido a sua versatilidade.

O que é usinagem CNC?

A usinagem CNC se dá através de uma máquina controlada por comandos numéricos, ou seja, é um processo de fabricação que utiliza computadores para automatizar máquinas e ferramentas em diversas etapas de produção.

Como funciona a máquina CNC?

Isto é possível porque as máquinas CNC são alimentadas com uma série de instruções que são entregues a um controlador interno do computador, especificamente o código G de máquinas CNC dá as coordenadas para prender e acoplar a ferramenta de usinagem, a fim de cortar e moldar o metal para determinadas especificações.