Las máquinas CNC son la base de todos los procesos de fabricación modernos. Se adaptan a cualquier aplicación, desde piezas de precisión para prototipos hasta modelos de producción en serie. Por ello, han evolucionado en numerosos tipos para satisfacer las necesidades específicas de cada aplicación.
Las máquinas CNC multieje se han convertido en la opción preferida entre los muchos tipos diferentes. Pueden fabricar piezas de alta complejidad o que requieren un estándar de ultraprecisión.
Debido a la tecnología avanzada, muchos profesionales suelen tener dudas sobre los fundamentos de las máquinas CNC multieje y su viabilidad para aplicaciones específicas. Este artículo explorará toda esta información y ofrecerá consejos para mejorar los resultados del proceso de fabricación con máquinas CNC multieje.
¿Qué es el mecanizado CNC multieje?
El mecanizado CNC multieje es un tipo de proceso de mecanizado CNC en la que la herramienta de corte puede moverse en cuatro direcciones o más de cuatro direcciones. La herramienta de corte está controlada por Control numérico por computadora (CNC).
El mecanizado multieje es mucho más complejo que el mecanizado de dos o tres ejes. Los ejes adicionales requieren tecnología avanzada y una programación más compleja.
En el mecanizado multieje, se puede contar cualquier número de ejes superior a 3 en una máquina CNC, como por ejemplo 4, 5, 6, 10 o 12.
En la práctica, se han desarrollado máquinas CNC con hasta 12 ejes. Por lo general, las máquinas con más ejes pueden producir piezas de mejor calidad, pero aumentan significativamente el costo.
¿Cómo funciona el mecanizado CNC multieje?
Los procesos de mecanizado CNC estándar, como el mecanizado CNC de 3 ejes, tienen tres direcciones de movimiento: ejes X, Y y Z. El mecanizado multieje va más allá y añade uno o más ejes al movimiento de la herramienta de corte. También es común dividir el movimiento de los ejes adicionales entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo.
Componentes principales de una máquina CNC multieje
Los componentes principales de una máquina CNC multieje son más o menos los mismos. Estos componentes incluyen:
- Herramienta para cortar: La herramienta de corte es el componente principal de la máquina CNC. Es la parte que entra en contacto con la pieza de trabajo y elimina material. Estas herramientas tienen diversas formas, según el tipo de proceso de mecanizado CNC y la forma final requerida.
- Eje principal: El husillo principal suele denominarse husillo CNC o simplemente husillo. En términos sencillos, el husillo es la pieza que sujeta la herramienta de corte y la hace girar. El husillo determina la velocidad de mecanizado y la precisión que se puede alcanzar. El husillo se mueve en el eje Z y el cabezal del husillo gira en el eje C.
- Husillo de recogida: El husillo de recogida, también conocido como subhusillo, sujeta la pieza durante el proceso de mecanizado. Este husillo puede girar sobre el eje C, mientras que el cabezal del husillo se desplaza sobre el eje Z. El cabezal que sujeta la pieza se denomina pinza de sujeción.
- Panel de control CNC: El panel de control CNC es donde el operador configura y ejecuta el programa. Este panel facilita el cambio de los distintos ajustes de la máquina CNC. A menudo, el panel de control CNC incluye la función que permite al operador guiar manualmente la herramienta de corte.
¿Cuáles son los diferentes ejes en las máquinas CNC?
Las máquinas multieje pueden contener de cuatro a siete ejes distintos en planos separados. Los ejes X, Y y Z presentes en el mecanizado CNC de 3 ejes también se encuentran en todas las máquinas multieje. Actualmente, la configuración de estas máquinas llega hasta los 12 ejes. Analicemos cada una de las máquinas multieje para comprender su rango de movimiento.
Mecanizado CNC de 3 ejes
El mecanizado de 3 ejes es la forma más básica de mecanizado multieje y también la opción más popular debido a su menor coste. Sin embargo, técnicamente, estas máquinas no cumplen los requisitos para el mecanizado CNC multieje. La pieza de trabajo en estas máquinas permanece fija. Es importante destacar que una máquina de 3 ejes puede moverse simultáneamente en estas tres direcciones sin necesidad de reajustar la pieza de trabajo ni la herramienta de corte. Los tres ejes de estas máquinas son:
- eje X: El eje X mueve la herramienta de corte de derecha a izquierda. El eje X es paralelo a la mesa de trabajo.
- Eje Y: El eje Y mueve la herramienta de corte hacia adelante y hacia atrás sobre la mesa de trabajo. El eje Y es paralelo a la mesa de trabajo.
- Eje Z: El eje Z es el eje sobre el que el husillo se mueve hacia arriba y hacia abajo, impactando la pieza de trabajo. El eje Z es paralelo al cabezal del husillo y perpendicular a la mesa de trabajo.
Ventajas del mecanizado CNC de 3 ejes
- Presenta un buen grado de precisión en comparación con otros procesos de fabricación.
- Los bajos costes iniciales se traducen en una mejor solución económica para las pequeñas empresas.
- Herramientas sencillas
Desventajas del mecanizado CNC de 3 ejes
- Estas máquinas no pueden trabajar con piezas complejas.
- No pueden trabajar en varios lados de una pieza.
- La velocidad de fabricación es más lenta en comparación con el mecanizado CNC multieje.
Aplicaciones del mecanizado CNC de 3 ejes
El mecanizado CNC de 3 ejes funciona bien cuando la pieza se va a fabricar en dos dimensiones (2D) o en dos dimensiones y media (2.5D). Es posible mecanizar todas las caras de una pieza con una máquina de 3 ejes, pero esto requiere múltiples configuraciones para cada cara. Por lo tanto, una máquina de 3 ejes puede utilizarse para proyectos únicos de piezas complejas.
Mecanizado CNC de 4 ejes
El mecanizado de 4 ejes añade un eje más al mecanizado de 3 ejes. Sin embargo, la complejidad de las piezas no aumenta significativamente y la pieza de trabajo permanece fija. Estas máquinas cuentan con un cuarto eje rotatorio además de los tres ejes estándar. La herramienta de corte puede moverse en estos cuatro ejes simultáneamente sin necesidad de reajustes. La estructura de los ejes es la siguiente:
- Eje X: Movimiento de derecha a izquierda de la mesa de trabajo
- Eje Y: Movimiento desde la parte superior a la inferior de la mesa de trabajo
- Eje Z: Movimiento del husillo hacia arriba y hacia abajo perpendicularmente a la mesa de trabajo.
- Eje A: Un eje rotatorio que hace girar la herramienta de corte a lo largo del eje X.
Ventajas del mecanizado CNC de 4 ejes
- Capacidad para crear elementos angulares sobre una base bidimensional.
Desventajas
- No ofrece mucha ventaja sobre el modelo de 3 ejes si se tiene en cuenta el aumento de precio.
Aplicaciones del mecanizado CNC de 4 ejes
Las máquinas CNC de 4 ejes son adecuadas cuando el proyecto requiere aplicaciones bidimensionales de corte de 3 ejes, junto con un requisito adicional específico, como el grabado.
Mecanizado CNC de 5 ejes
El mecanizado CNC de 5 ejes es la opción más popular para el mecanizado multieje. Esto se debe a que ofrece un aumento significativo de potencia con respecto a las máquinas de 3 ejes, lo cual es necesario para muchos proyectos. Además de los ejes lineales X, Y y Z, existen dos ejes adicionales. La estructura de ejes para estas máquinas es la siguiente:
- Eje X
- Eje Y
- Eje Z
- Eje A: Eje de rotación a lo largo del eje X.
- Eje B: Eje de rotación a lo largo del eje Y.
En algunos casos, en lugar de moverse en el eje B, la máquina se mueve en el eje C.
- Eje C: Eje de rotación a lo largo del eje Z (sustituye al eje B).
Mecanizado 3+2
El mecanizado 3+2 se suele confundir con el mecanizado de 5 ejes, pero son bastante diferentes. El mecanizado 3+2 es una modificación del mecanizado de 3 ejes con una mesa de corte giratoria. La mesa fija la pieza de trabajo en una posición determinada, y luego se realiza el mecanizado de 3 ejes. Por otro lado, el mecanizado de 5 ejes requiere el movimiento simultáneo de varios ejes.
Ventajas del mecanizado CNC de 5 ejes
- Se pueden mecanizar simultáneamente múltiples facetas de una pieza.
- Se puede utilizar una herramienta de corte más corta debido a un mejor alcance de la herramienta.
- ¿Puede mecanizar piezas en tres dimensiones?
- Alto rendimiento
- Tiempo de ciclo corto
Desventajas del mecanizado CNC de 5 ejes
- La máquina CNC es muy cara.
- Requisitos de mantenimiento más frecuentes y costosos
- Requiere programación compleja
- Requiere un operador muy cualificado.
Aplicaciones del mecanizado CNC de 5 ejes
El mecanizado CNC de 5 ejes es ideal para producir piezas 3D sin geometrías internas complejas. Estas máquinas se utilizan para fabricar equipos quirúrgicos, piezas de defensa, estructuras de aeronaves, componentes de motores y mucho más.
Mecanizado CNC de 6 ejes
El mecanizado CNC de 6 ejes se basa en el de 5 ejes e incluye los tres ejes rotatorios. En la práctica, el mecanizado de 6 ejes no ofrece una ventaja considerable sobre la opción de 5 ejes. Por lo tanto, la mayoría de los fabricantes tienden a optar por la máquina CNC de 7 ejes en lugar de la de 6. La estructura de ejes de estas máquinas es la siguiente:
- Eje X: Eje lineal 1
- Eje Y: Eje lineal 2
- Eje Z: Eje lineal 3
- Eje A: Eje lineal 4
- Eje B: Eje lineal 5
- Eje C: Eje lineal 6
Ventajas de la máquina CNC de 6 ejes
- Mayor velocidad que una máquina CNC de 5 ejes.
- Mayor precisión
Desventajas de las máquinas CNC de 6 ejes
- Aumento significativo del precio
Aplicaciones de la máquina CNC de 6 ejes
Las máquinas CNC de 5 ejes pueden satisfacer la mayoría de los requisitos. El mecanizado de 6 ejes se utiliza para fabricar piezas con requisitos específicos, como bloques de motor y álabes de turbina.
Mecanizado CNC de 7 ejes
La máquina de 7 ejes incluye todas las operaciones de ejes lineales y los ejes rotatorios. Además, puede girar el brazo que sostiene la herramienta de corte. Generalmente, uno de los ejes rotatorios se transfiere a la mesa de trabajo. Esto significa que la pieza de trabajo puede girar en una o más direcciones gracias al pivote de la mesa. La estructura de ejes de estas máquinas es la siguiente:
- Eje X
- Eje Y
- Eje Z
- Eje A
- Eje B
- Eje C
- Eje E: Rotación del brazo/ Movimiento de torsión del brazo
Ventajas del mecanizado CNC de 7 ejes
- Plazo de entrega más rápido
- Precisión extrema
Desventajas de las máquinas CNC de 7 ejes
- Alto costo
- No es asequible para pequeñas empresas.
Aplicaciones del mecanizado CNC de 7 ejes
Una máquina de 7 ejes se utiliza en aplicaciones específicas que requieren geometrías complejas. Esto generalmente incluye la fabricación para los sectores militar y aeroespacial.
Mecanizado CNC de 8 ejes
El mecanizado CNC de 8 ejes se realiza mediante el uso simultáneo de dos máquinas de 4 ejes. Esta tecnología de dos máquinas ofrece resultados excepcionales al trabajar en superficies curvas. Estas máquinas suelen utilizar tecnología hidráulica para realizar los movimientos. Se presentan en tres configuraciones: tornos, fresadoras y centros de mecanizado.
Ventajas de la máquina CNC de 8 ejes
- La pieza completa se puede mecanizar en una sola operación.
- Alta precisión
- Operaciones de alta velocidad
- Resultado de alta calidad en el mecanizado de superficies curvas.
Desventajas de las máquinas CNC de 8 ejes
- Altos costos
- Requiere programación y operación excepcionalmente capacitadas.
Aplicaciones
El mecanizado de 8 ejes es el preferido para el mecanizado de superficies curvas. La industria aeronáutica constituye un mercado importante para este tipo de máquinas. Entre las piezas comunes fabricadas con ellas se incluyen piñones, árboles de levas y cajas de engranajes.
Mecanizado CNC de 9 ejes
Una máquina CNC de 9 ejes se obtiene combinando una fresadora de 5 ejes y un torno de 4 ejes. En esta configuración de mecanizado multieje, la fresadora y el torno realizan operaciones individuales. La fresadora crea la estructura externa de la pieza, mientras que el torno mecaniza la interfaz interna.
Ventajas de la configuración de 9 ejes
- No se requiere el ensamblaje de piezas secundarias.
- Fabricación más rápida
- Sin accesorios
- No es necesario cargar manualmente.
Desventajas de la configuración de 9 ejes
- Programación muy compleja
Aplicaciones
Este método de mecanizado multieje encuentra sus principales aplicaciones en el sector médico. Los dispositivos y componentes médicos implantables se fabrican con esta tecnología. Los implantes dentales también utilizan mecanizado de 9 ejes.
Mecanizado CNC de 12 ejes
El mecanizado CNC de 12 ejes representa la máxima expresión de la ciencia de la fabricación. Este sistema de mecanizado multieje utiliza dos cabezales de corte. Cada cabezal es, por sí mismo, una herramienta CNC de 6 ejes. Por lo tanto, existen dos conjuntos de ejes: A, B, C, X, Y y Z. Ambos cabezales se controlan mediante un único controlador y programa CNC.
Ventajas del mecanizado de 12 ejes
- Duplicar el rendimiento de producción
- Medio tiempo de mecanizado
- Precisión extrema
Desventajas del mecanizado de 12 ejes
- Programación compleja
- Configuración más cara
- Accesorios de trabajo costosos
Aplicaciones de la máquina CNC de 12 ejes
Las máquinas de 12 ejes no son comunes en los talleres de mecanizado debido a su alto costo y aún mayor complejidad. La difícil programación necesaria para su funcionamiento hace que otras opciones sean preferibles. Aun así, pueden utilizarse cuando la tasa de producción es primordial.
¿Cuáles son las ventajas del mecanizado multieje?
El mecanizado multieje ofrece varias ventajas sobre otras operaciones con ejes lineales. Estos beneficios son:
- El tiempo de mecanizado se reduce significativamente.
- El mecanizado multieje permite crear piezas muy complejas.
- Se incrementa el rendimiento de la producción.
- Gracias a la alta rotación de la producción, los costes generales se reducen.
- La precisión mejora exponencialmente.
- Una mayor precisión significa menos rechazos.
- Ayuda a reducir la cantidad total de residuos.
- Puede utilizar herramientas más cortas, lo que reduce la rotura de herramientas.
- Los costes laborales se reducen.
- El mecanizado multieje puede satisfacer la demanda de producción en masa.
- El acabado de la superficie es superior.
- Puede eliminar la necesidad de un acabado secundario.
- El mecanizado multieje permite crear geometrías internas en las piezas.
Industrias que utilizan mecanizado multieje
El mecanizado multieje se ha convertido en una parte integral de la ingeniería mecánica. Muchas industrias utilizan estas máquinas en las líneas de montaje. Algunos ejemplos de estas industrias son:
Industria aeroespacial y aeronáutica
La industria aeroespacial utiliza todo tipo de tecnología de mecanizado multieje, desde 3 ejes hasta 9 ejes. Esta industria se basa en la innovación y en la fabricación de piezas complejas. El mecanizado multieje permite satisfacer fácilmente los requisitos aeroespaciales.
Industria médica:
La precisión es fundamental en el proceso de fabricación de dispositivos médicos, ya que un pequeño error puede resultar fatal para los pacientes. Por ello, los instrumentos quirúrgicos y los implantes médicos se fabrican mediante tecnología de mecanizado multieje. Las prótesis también se elaboran con mecanizado CNC multieje.
Industria automotriz:
Los chasis y componentes internos de los automóviles requieren mecanizado multieje. Los bloques de motor y las cajas de cambios casi siempre se fabrican mediante este método. El mecanizado multieje ofrece una alta precisión, lo que proporciona la mayor consistencia necesaria para el sector automotriz.
Industria de la joyería
La industria joyera utiliza ampliamente el mecanizado multieje debido a sus ventajas en cuanto a personalización y extrema precisión. Cualquier requisito complejo del cliente puede ser satisfecho con máquinas multieje.
Industria del mueble
La industria del mueble suele requerir tallados y molduras por motivos estéticos. Estos se realizan con máquinas multieje. Otros elementos del mobiliario, como las patas de mesas y sillas, se pueden fabricar más rápidamente con una máquina multieje.
Industria de Defensa:
La industria de defensa depende de las máquinas multieje debido a la alta complejidad de las piezas de defensa. Además, una máquina multieje ofrece la ventaja de poder trabajar con materiales difíciles de mecanizar.
¿Cómo elegir una máquina CNC multieje?
No todas las máquinas multieje son iguales. Incorporar algunos consejos puede mejorar tu experiencia al trabajar con estas máquinas. Estos factores son:
- Elabore un presupuesto que pueda destinar al proceso de mecanizado. El costo del mecanizado depende del precio de la máquina, las herramientas, el material y muchos otros factores. Si el proceso le resulta demasiado costoso, considere la posibilidad de subcontratar el mecanizado.
- Determina la cantidad de ejes que necesitarás para tu proyecto. Las máquinas multieje están disponibles en configuraciones de 4 a 12 ejes.
- Las capacidades del software de fabricación asistida por ordenador (CAM) son un parámetro importante a tener en cuenta en las máquinas de control numérico computarizado. El software CAM determina las trayectorias de la herramienta, la rotación del cabezal de la herramienta, el flujo del refrigerante y muchas otras funciones.
- Evaluar el nivel de programación y las habilidades del operador que requerirá la máquina multieje.
Proveedor de servicios de mecanizado multieje
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Además, contamos con un equipo interno de expertos que le guiará en todo el proceso. Su experiencia permite evitar cualquier problema durante la programación, la producción o la postproducción. Los plazos de entrega de todos los servicios de mecanizado CNC son excepcionalmente cortos para satisfacer las exigencias de la cadena de suministro.
Conclusión
El mecanizado multieje ha transformado la forma en que funcionan los procesos de fabricación modernos. Con el mecanizado multieje, las piezas más complejas pueden fabricarse en una sola operación.
La excelente calidad, la reducción de la mano de obra y la mayor vida útil de las herramientas son solo algunas de las razones por las que los fabricantes prefieren esta tecnología. Si busca un proceso de fabricación para su próximo proyecto, esta tecnología puede ser la solución ideal.
