Centros de usinagem de 5 eixos versus 3 eixos: como escolher

A pergunta geralmente chega com um desenho anexado. Uma oficina tem uma peça que funciona bem em uma máquina de três eixos, e alguém na reunião pergunta se uma máquina de cinco eixos se pagaria sozinha. Às vezes, a resposta honesta é sim e o retorno é inferior a um ano. Às vezes a resposta é não, e o dinheiro é melhor gasto em um acessório e em um segundo palete. As duas máquinas não são uma escada com três eixos na parte inferior e cinco no topo. Eles resolvem problemas diferentes, e a parte informa qual você tem.

Esta comparação foi escrita para quem precisa justificar a compra, não para quem gosta de contar eixos. Ele cobre o que realmente muda entre os dois tipos de máquina, onde uma máquina de três eixos ainda ganha em custo, os formatos das peças que levam um trabalho para cinco eixos e o custo operacional que decide a resposta no final. Se suas peças forem carcaças em vez de lâminas, nosso guia para escolher uma máquina para peças de caixa e carcaça aborda essa família com mais detalhes.

O que realmente muda entre três e cinco eixos

Um centro de usinagem de três eixos move a ferramenta em três direções retas. A peça fica onde o aparelho a colocou e o corte acontece na face que estiver apontando para cima. Qualquer coisa com uma face diferente é uma nova configuração: solte a peça, gire-a, encontre-a novamente e espere que a segunda operação chegue onde a primeira parou.

Uma máquina de cinco eixos adiciona dois movimentos rotativos. Um gira a peça em torno de um eixo vertical, o outro a inclina. A ferramenta ainda é um fuso de três eixos; a peça simplesmente apresenta uma face diferente sem ser retirada da mesa. Essa única mudança é toda a história. O valor de uma máquina de cinco eixos não é que ela possa alcançar mais, mas sim que ela alcance mais sem que a peça saia do dispositivo.

Existe uma diferença prática entre uma máquina com mesa munhão e uma máquina com cabeçote giratório. Um munhão carrega a peça e a inclina sob o fuso, o que se adapta a trabalhos mais pesados ​​e redondos. Em vez disso, uma cabeça giratória move o fuso, o que se adapta a grandes peças planas onde a peça é muito pesada para ser inclinada. Ambas são máquinas de cinco eixos, e a escolha entre elas segue o peso e o formato da peça, e não a contagem de eixos.

Onde três eixos ainda vencem

Máquinas de três eixos são mais baratas para comprar, mais baratas para usar ferramentas e mais fáceis de manter precisas ao longo de anos de produção. Na parte direita também são mais rápidos, porque uma máquina que nunca move um eixo rotativo passa todo o tempo cortando.

Eles ganham claramente quando o trabalho é plano e aberto.Placas, tampas, suportes e placas de molde com bolsões e furos em uma face são trabalhos de três eixos, mesmo quando o volume anual está na casa das dezenas de milhares. Adicione um quarto eixo na forma de um indexador simples e uma grande parte das peças prismáticas que precisam de duas ou três faces podem ser manuseadas sem se aproximar de uma máquina de cinco eixos.

Eles também ganham em mão de obra e programação. Um programa de três eixos é mais curto para escrever, mais rápido para provar e mais fácil para um novo operador assumir. Uma oficina que opera uma mistura de lotes curtos com trocas frequentes deve pensar bem antes de adicionar uma máquina cujas configurações sejam mais longas e cujos programas precisem ser verificados em mais direções.

Onde cinco eixos ganham seu custo

A questão dos cinco eixos quase nunca é sobre um recurso que não pode ser cortado de outra maneira. Trata-se de recursos que não podem ser cortados de forma lucrativa de outra forma.

Rostas angulares e furos cruzados em uma única configuração

Uma peça com faces em ângulo entre si, ou furos que cruzam a peça em orientações diferentes, é o trabalho clássico de cinco eixos. Em uma máquina de três eixos, cada direção é uma fixação separada. Em uma máquina de cinco eixos, a peça é fixada uma vez, inclinada para cada face por vez, e as relações entre as características são mantidas pela máquina e não pela refixação do operador. Quando uma peça precisa de quatro ou mais orientações, o tempo de configuração por si só geralmente resolve o argumento.

Superfícies e lâminas de formato livre

Superfícies curvas que mudam de direção à medida que percorrem a peça não podem ser seguidas por uma máquina de três eixos sem deixar marcas onde a ferramenta passa. Impulsores, rodas de turbinas e compressores, hélices e as superfícies esculpidas das matrizes são as peças onde cinco eixos não são uma conveniência, mas a única maneira sensata de produzir a forma. A ferramenta permanece normal à superfície durante todo o passe, e é por isso que o acabamento sai da máquina e não da bancada.

Cavidades profundas e ferramentas curtas

Um bolsão profundo cortado por uma máquina de três eixos precisa de uma ferramenta longa para chegar ao fundo, e uma ferramenta longa desvia. Inclinar a peça permite que a máquina use uma ferramenta mais curta e mais rígida e alcance o mesmo canto. No trabalho de molde muitas vezes isso decide a escolha, porque a alternativa é fazer o acabamento manual da peça posteriormente ou aceitar um corte mais pesado e um ciclo mais lento.

O custo que decide: configurações, não horas de fuso

Os compradores costumam comparar os tipos de máquinas pela velocidade de corte. Raramente é aí que está o dinheiro.Em um trabalho que precisa de diversas orientações, o custo está nas horas que a peça gasta sendo movida, e não cortada.

Participe de uma peça que precisa de ajustes nas cinco faces. Em uma máquina de três eixos com três ou mais fixações, cada uma com uma carga, um re-datum, uma verificação do primeiro corte e o risco de uma peça sucateada se um recurso de localização for movido. O corte em si pode durar quarenta minutos em um dia muito mais longo. Em uma máquina de cinco eixos, a mesma peça é carregada uma vez e o tempo do operador passa para a próxima peça enquanto a máquina indexa. Quando uma oficina opera a mesma peça repetidamente, essa diferença aumenta a cada turno.

Contra isso, uma máquina de cinco eixos custa mais, seus eixos rotativos precisam de cuidados e seus programas demoram mais para serem comprovados. O cálculo não é o preço da máquina em relação ao preço de uma máquina de três eixos. São as horas economizadas ao longo da vida útil da peça em relação ao custo extra, além de uma análise cuidadosa de quanto do trabalho da oficina é realmente multifacetado e de formato livre, e quanto é placa plana que funcionaria tão bem em uma máquina vertical rígida.

Uma regra prática útil: se uma família de peças precisar de três ou menos orientações e as superfícies forem planas ou cilíndricas, fique com três eixos e invista em acessórios e paletes. Se uma família precisa de quatro ou mais orientações, tem faces angulares ou tem superfícies curvas que devem sair acabadas da máquina, cinco eixos não é um luxo.

Qual parte as famílias apontam para que lado

A maior parte do trabalho que chega a uma oficina mecânica se enquadra em grupos reconhecíveis, e o grupo geralmente toma a decisão.

Território dos Três Eixos

Placas, tampas, suportes, placas de base, flanges e carcaças simples com características em uma ou duas faces. Placas de molde e sapatas de matriz. Peças longas, como vigas e placas de base, onde a peça é muito grande para ser inclinada e muito pesada para ser movida entre as operações.

Território dos Cinco Eixos

Impulsores, rodas de turbina e discos de pás. Cavidades e núcleos de molde esculpidos. Peças com faces angulares e furos cruzados, como corpos de válvulas, manifolds e conexões complexas. Peças médicas e de instrumentação com contornos em diversas faces. Qualquer peça onde seria necessário um acabamento de bancada para tornar a superfície aceitável.

Peças redondas que precisam de um torno

Eixos, mangas, pinos e acessórios torneados não são realmente uma questão de três ou cinco eixos. Eles vão primeiro para um torno. Onde a mesma peça também possui furos transversais, planos ou recursos descentralizados, uma máquina de torneamento-fresamento faz o acabamento de ambas as extremidades de uma só vez, e um centro de torneamento-fresamento de cinco eixos processa as peças redondas mais complexas sem nenhum segundo acessório.

Máquinas nas quais colocaríamos cada família

Handemo constrói todas as três famílias, então não temos razão para substituir um tipo em detrimento de outro.O que se segue é uma versão resumida de como alocaríamos o trabalho.

Centros de usinagem verticais para peças planas e prismáticas

Uma máquina vertical rígida continua sendo a ferramenta mais econômica para placas, tampas e suportes. O VMC1160 tem o envelope para uma fundição do tamanho de uma porta, e o VMC855 cobre as famílias menores onde o ciclo é curto e o aparelho faz a maior parte do trabalho. A gama vertical completa vai desde modelos leves e rápidos até fundições pesadas para moldes.

Centros compactos de cinco eixos para trabalho multifacetado

Para peças pequenas e médias com características angulares, furos cruzados ou contornos em vários lados, um centro compacto de cinco eixos mantém todo o trabalho em uma mesa. A U260 e seus companheiros estáveis maiores na faixa de cinco eixos são construídos em torno de um munhão mesa, de modo que a peça seja inclinada em vez de movida entre as operações. Esta é a classe que citaríamos para uma oficina cujo trabalho passou de placas planas para peças com contornos.

Centros de cinco eixos de alta velocidade para trabalhos de moldes e matrizes

As oficinas de moldes e matrizes precisam do alcance e da velocidade extras que acompanham um pórtico ou uma estrutura suspensa. A TMC630 cobre peças de molde e matriz onde a cavidade deve sair da máquina acabada, e a nota sobre a seleção da máquina em nosso página de aplicação de moldes e matrizes define como combinamos com o tamanho do bloco e a profundidade da cavidade.

Centros de torneamento-fresamento de cinco eixos para peças redondas complexas

Quando uma peça é redonda, mas também possui furos angulares, recursos fora do eixo ou uma extremidade traseira usinada, um centro de fresamento-torneamento de cinco eixos remove totalmente a segunda operação. Para uma oficina que já gira eixos e buchas, esta é muitas vezes a compra mais útil do que uma fresadora de cinco eixos separada, porque ela absorve o trabalho que o torno já está realizando.

Conselhos de compra que sobrevivem à reunião

Três questões resolvem a maioria dessas decisões.

Primeiro, de quantas orientações a peça precisa? Conte-os honestamente. Se a resposta for um ou dois, a discussão termina.

Segundo, quanto do trabalho da loja se parece com essa parte? Uma máquina de cinco eixos comprada para um único trabalho complicado ficará parada. Uma máquina de cinco eixos comprada porque um terço da carteira de pedidos é multifacetada é uma proposta diferente.

Terceiro, o que o dinheiro faria em outro lugar?Uma máquina de três eixos mais um acessório adequado, um sistema de paletes e um segundo orçamento de ferramenta de corte podem remover mais horas por turno do que uma máquina de cinco eixos. Em muitas lojas pequenas, o acessório é a alavanca mais barata.

Se a resposta ainda apontar para cinco eixos, compre máquinas suficientes para cobrir as famílias de peças que você espera, e não apenas a peça à sua frente. Mesas rotativas e envelopes são difíceis de atualizar posteriormente, enquanto ferramentas e suportes podem ser adicionados à medida que o trabalho chega.

Perguntas frequentes

Uma máquina de cinco eixos é sempre mais precisa do que uma máquina de três eixos?

Não. A precisão vem da estrutura, dos trilhos e de quão bem a máquina é configurada e mantida, e não da contagem de eixos. Uma máquina de três eixos bem construída terá melhores resultados do que uma máquina de cinco eixos com manutenção deficiente. O que os eixos extras oferecem é a capacidade de manter a relação entre os recursos que, de outra forma, seriam definidos por refixação manual.

Uma máquina de cinco eixos pode substituir várias máquinas de três eixos?

Onde o trabalho é genuinamente multifacetado, sim, e esse é o motivo habitual para comprar um. Onde o trabalho é feito com placas planas e carcaças simples, isso não pode acontecer, porque uma máquina de três eixos que corta uma peça simples é ao mesmo tempo mais rápida e mais barata de operar. A maioria das lojas que mudam para cinco eixos mantém suas máquinas verticais para famílias simples.

Preciso de cinco eixos simultâneos ou o posicionamento é suficiente?

Muitos trabalhos só precisam que a peça seja inclinada para uma nova orientação e depois cortada em três eixos. Esse é o posicionamento de cinco eixos e cobre uma grande parte do trabalho de face angular. O movimento simultâneo de cinco eixos é necessário quando a ferramenta precisa permanecer normal a uma superfície que muda de direção, como em impulsores e matrizes esculpidas. Os dois são requisitos diferentes, e saber qual deles sua peça precisa altera o preço.

O que devo verificar antes de comprar uma máquina de cinco eixos usada?

Os eixos rotativos, em primeiro lugar e acima de tudo. Peça um registro de sua manutenção, verifique se há jogo na mesa e repita qualquer corte de teste que o vendedor permitir. A eletrônica para controles mais antigos pode ser difícil de obter, e uma máquina com eixos rotativos cansados ​​é mais cara do que uma nova máquina de três eixos, e não menos. Se você não puder inspecioná-lo em funcionamento, não o compraremos.

Como decido por uma família de peças em vez de uma única peça?

Envie-nos os desenhos para a família, com quantidades anuais, e nós os classificaremos em trabalho plano, trabalho multifacetado e trabalho redondo, depois mostraremos qual máquina transporta cada grupo e onde cai a contagem de setups. Esse é um exercício mais útil do que discutir sobre uma única parte, porque uma parte raramente paga por uma máquina e muitas vezes uma família paga.

Envie-nos as peças que você realmente usa

Se você estiver pesando uma compra de cinco eixos, envie-nos os desenhos e as quantidades anuais em vez de uma única amostra.Voltaremos com a configuração de eixo que recomendamos, a máquina em nossa linha que corresponde a ela e uma observação honesta sobre quais peças devem permanecer em uma máquina de três eixos. Handemo fabrica máquinas-ferramentas desde 2008 e fornece compradores em mais de 150 países a partir de uma fábrica de 220.000 m², o que significa que preferimos vender a máquina certa uma vez do que a errada duas vezes.

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