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Descripción de los kits de máquina de enrutador CNC de 3, 4, 4 y 5 ejes
¿Qué máquina de enrutador CNC es la adecuada para usted?
¿Cuántos ejes necesitas realmente?
Comprar un kit de enrutador CNC puede parecer alucinante con tantos modelos diferentes en el mercado. ¿Cómo sabe si necesita un enrutador CNC de 3, 4 o 5 ejes? ¿Cual es la diferencia? ¡No estás solo! Es un dilema común para todos los compradores de enrutadores CNC por primera vez. Lea esta sencilla guía para ayudarlo a comprender lo que significa todo esto y cuál es el modelo adecuado para usted y sus necesidades.
Descripción de los kits de máquina de enrutador CNC de 3, 4, 4 y 5 ejes
Estos son algunos de los diferentes tipos que encontrarás en el mercado ahora mismo:
5 ejes: XYZAB, XYZAC, XYZBC (el husillo se puede girar 180° tanto a la izquierda como a la derecha).
4 ejes: XYZA, XYZB, XYZC (conexión de 4 ejes).
4º eje: YZA, XZA (conexión de 3 ejes).
3 ejes: XYZ (conexión de 3 ejes).
Los ejes A, B o C corresponden a los ejes de rotación X, Y y Z.
Máquinas de enrutador CNC de 3 ejes
Los enrutadores CNC de 3 ejes son el tipo de máquina más simple y pueden ir a lo largo de tres ejes diferentes al mismo tiempo, de ahí el nombre.
Eje X: de izquierda a derecha
Eje Y: de adelante hacia atrás
Eje Z: arriba y abajo
3 ejes Máquinas enrutadores CNC puede moverse a lo largo de tres ejes simultáneamente; el eje X, el eje Y y el eje Z. Cortar a lo largo del eje X mueve la broca de la rebajadora de izquierda a derecha, cortar a lo largo del eje Y la mueve de adelante hacia atrás y cortar a lo largo del eje Z la mueve hacia arriba y hacia abajo. Estas máquinas se utilizan principalmente para cortar piezas planas, 2D y 2.5D. Ya sea que se trate de un tallado plano o redondo, es más fácil pensar que se trata de un tallado plano.
Máquinas de enrutador CNC de 4 ejes
Generalmente, cuando se agrega un eje de rotación a un kit de enrutador CNC de 3 ejes, también llamado eje A, se convierte en un enrutador CNC de cuarto eje rotativo. Esta es una forma más económica de permitirle realizar tareas más complejas, pero no es tan versátil ni eficiente como una máquina de 4 ejes adecuada.
Entonces, ¿cómo se puede distinguir un kit de enrutador CNC de 4 ejes real de uno de 4 ejes? Un ejemplo común de un enrutador CNC de 4 ejes sería la talla de una escultura de Buda a partir de un palo de madera corto y redondo, esto implica el uso de 4 ejes, ya que es una talla cilíndrica en 3D. Un enrutador de cuarto eje no podría hacer esto, ya que solo se puede usar para tallar en un plano cilíndrico, no en un cilindro 4D. Por eso las máquinas de 3 ejes son más caras.
Máquinas de enrutador CNC de 4 ejes
4 ejes frente a 4 ejes
Una mesa de enrutador CNC de 4 ejes hace posible el trabajo en ambos lados, lo que no puede hacer una mesa de enrutador CNC de 3 ejes. Las máquinas herramienta CNC de 4 ejes tienen ejes X, Y, Z y A (o B o C) que se mueven. El eje adicional puede denominarse XYZA, XYZB o XYZC. Los 4 ejes están vinculados, pueden moverse y trabajar juntos al mismo tiempo. Esto permite un tallado regular, irregular, simétrico y asimétrico.
4 ejes significa que la máquina herramienta puede moverse a lo largo de los ejes X, Y, Z y A simultáneamente, es decir, en cuatro direcciones diferentes al mismo tiempo. Inteligente, ¿eh? Por lo general, el eje X es la dirección de izquierda a derecha, el eje Y es la dirección de adelante hacia atrás y el eje Z es la dirección de arriba y abajo. El eje A es la dirección positiva y negativa del eje de rotación.
Obviamente, tres ejes no pueden vincular cuatro ejes simultáneamente. Las máquinas de enrutador CNC de 4 ejes son una especie de medio camino entre los enrutadores de 3 y 4 ejes. Se pueden dividir aproximadamente en dos tipos, máquinas enrutadoras de plano plano de 4.º eje y máquinas enrutadoras CNC 4D de 3.º eje. Como sugiere el nombre, las máquinas de enrutador de plano plano de cuarto eje solo tallan o cortan en un lado del material.
El mecanizado 4D en el cuarto eje significa que la máquina puede realizar un tallado o corte rotativo en 3D hasta cierto punto, pero uno de los ejes X, Y o Z se convierte en un eje A para el enrutamiento. Expliquemos la diferencia entre estos dos tipos de máquinas CNC 3D desde diferentes ángulos:
1. Conceptualmente, la diferencia entre las máquinas de 4 y 4 ejes es si el enlace de cuatro ejes de X, Y, Z y A se puede ejecutar simultáneamente.
2. Mirando los sistemas de control de las máquinas, la máquina CNC de 4 ejes usa un sistema de enlace de cuatro ejes, y el 4to eje usa un sistema de enlace de tres ejes.
3. El sistema de articulación de 4 ejes utiliza transmisión de señal de cuatro ejes de acuerdo con las señales de movimiento y los pulsos de la máquina. El enlace de 3 ejes solo utiliza transmisión de señal de tres ejes, uno menos de 4 ejes.
4. De acuerdo con el efecto de enrutamiento, las máquinas de 4 ejes tienen más potencia de procesamiento que las máquinas de 4 ejes, el procesamiento es más uniforme, el ángulo muerto es más pequeño y el artículo terminado es más complejo, limpio y atractivo. Puedes tallar los patrones más hermosos.
5. Otras diferencias incluyen que los puntos de información sobre herramientas de cuatro ejes se pueden cambiar en cualquier momento. La punta de la herramienta del cuarto eje siempre apunta al centro de la pieza de trabajo. Los enrutadores de 4 ejes son más avanzados y confiables que los de 4 ejes. 4 ejes es un desarrollo en las máquinas de enrutador CNC 4D. Lo importante a tener en cuenta es que más del 3% de las máquinas de enrutador CNC 60D en el mercado son de 3 ejes. Al elegir una máquina CNC 4D de 4 ejes, tenga cuidado no solo de distinguir entre los modelos de 3 y 4 ejes, sino también de analizar las condiciones de mecanizado, como el tamaño, el peso, la dureza y los métodos de mecanizado de su pieza de trabajo. Asegúrese de saber lo que está obteniendo por su dinero.
Máquina enrutadora CNC de 5 ejes
Así que ahora llegamos a la flor y nata de los enrutadores CNC. Estos enrutadores son similares a los kits de máquinas CNC de 3 y 4 ejes, pero tienen dos ejes adicionales que pueden moverse. Estos ejes adicionales hacen que el tiempo de corte o tallado sea mucho más rápido, ya que pueden cortar cinco bordes del material al mismo tiempo. Sin embargo, debido a que estas máquinas tienen un eje X más largo, son menos estables y, por lo tanto, requieren potencialmente más atención que un kit de enrutador CNC de 3 o 4 ejes.
Veamos los detalles técnicos de 5 ejes máquinas más de cerca
Las máquinas CNC de 5 ejes tienen alta eficiencia y alta precisión, y el pentaedro se puede procesar en una sola sujeción de la pieza de trabajo. Si están equipados con un sistema de control numérico de alta gama de articulación de cinco ejes, también pueden realizar un procesamiento de alta precisión de superficies espaciales complejas y son perfectos para procesar moldes modernos, como piezas estructurales de automóviles y aviones. Hay dos configuraciones para el eje giratorio del centro de mecanizado vertical de cinco ejes. Uno es un eje rotativo de mesa. La mesa, colocada sobre la cama, puede girar alrededor del eje X, que se define como el eje A. El rango de trabajo habitual del eje A es de +30 grados a -120 grados. En el medio de la mesa de trabajo, hay otra mesa giratoria, que gira alrededor del eje Z en la posición que se muestra en la figura. Esto se conoce como el eje C y gira 360 grados. Por lo tanto, a través de la combinación del eje A y el eje C, a excepción del centro de mecanizado de cinco ejes en la superficie inferior de la pieza de trabajo, las otras cinco superficies pueden ser procesadas por el husillo vertical. El valor mínimo de graduación del eje A y el eje C es generalmente de 0.001 grados para que la pieza de trabajo se pueda subdividir en cualquier ángulo y se puedan procesar superficies inclinadas, orificios inclinados, etc.
Las superficies espaciales complejas se pueden procesar si el eje A y el eje C están vinculados con los ejes lineales X, Y y Z. Por supuesto, esto requiere el soporte de sistemas CNC, servosistemas y software de alta gama. La ventaja de esta disposición es que la estructura del eje es relativamente simple, la rigidez del eje es particularmente buena y el costo de fabricación es relativamente bajo.
Sin embargo, la mesa de trabajo general no puede diseñarse demasiado grande y la capacidad de carga también es relativamente pequeña, especialmente cuando la rotación del eje A es mayor o igual a 90°. Si es demasiado grande, la pieza de trabajo inducirá un gran momento de carga en la mesa de trabajo al cortar.
El otro tipo se basa en la rotación del cabezal del husillo vertical. El extremo frontal del eje principal es una cabeza giratoria, que puede rodear completamente el eje Z 360 grados para convertirse en el eje C. El cabezal giratorio también tiene un eje A que puede girar alrededor del eje X, que generalmente puede alcanzar más de ±90 grados. La ventaja de este método de configuración es que el procesamiento del husillo es muy flexible, la mesa de trabajo también puede ser mucho más grande y en este tipo de centro de mecanizado se pueden procesar objetos enormes como fuselajes de aviones y carcasas de motores.
Este diseño tiene otra gran ventaja: cuando se utilizan fresas esféricas para procesar superficies curvas y la línea central de la herramienta es perpendicular a la superficie mecanizada, la calidad de la superficie de la pieza de trabajo cortada por el ápice será deficiente, ya que la velocidad lineal de la fresa esférica el vértice es cero. La rotación del husillo se adopta para hacer que el husillo gire en un ángulo relativo a la pieza de trabajo, lo que garantiza una cierta velocidad lineal y mejora la calidad del procesamiento de la superficie.
Esta estructura es extremadamente popular para el mecanizado superficial de moldes de alta precisión, lo cual es difícil de lograr para los centros de mecanizado de mesa giratoria. Para lograr una alta precisión de rotación, el eje rotativo de gama alta también está equipado con retroalimentación de rejilla circular y la precisión de indexación es de unos pocos segundos. Naturalmente, la estructura de rotación de este tipo de husillo es más complicada y el costo de fabricación también es bastante alto.
5 ejes verdaderos frente a 5 ejes falsos
Las verdaderas máquinas de 5 ejes tienen una función RTCP (punto central de la herramienta de rotación), lo que significa que se puede convertir automáticamente de acuerdo con la longitud del péndulo del husillo y las coordenadas mecánicas de la mesa giratoria.
Al compilar el programa, solo se deben considerar las coordenadas de la pieza, no la longitud del péndulo del husillo o la posición de la mesa giratoria. Tanto las máquinas reales de 5 ejes como las falsas de 5 ejes pueden tener un enlace de cinco ejes. Si el husillo tiene el algoritmo de 5 ejes verdadero RTCP, es para realizar el procesamiento de indexación. La verdadera función de 5 ejes con RTCP solo necesita configurar un sistema de coordenadas, y las coordenadas de la herramienta solo deben configurarse una vez. El falso eje de cinco es algo problemático y debe evitarse.
Los sistemas CNC con la función RTCP pueden usar directamente la programación de la punta de la herramienta sin tener en cuenta la distancia del centro del eje giratorio. Después de aplicar el modo RTCP, la programación del mecanizado CNC de 5 ejes puede apuntar directamente a la punta de la herramienta en lugar del centro del cabezal del husillo giratorio, por lo que afortunadamente la programación será mucho más simple y eficiente.
Para la plataforma giratoria doble pseudo de 5 ejes, se deben configurar múltiples coordenadas para lograr el procesamiento de índice. Sin embargo, si se trata de un cabezal oscilante de 5 ejes, el procesamiento de indexación no se puede completar de todos modos, porque el cabezal oscilante no es un solo movimiento Z cuando se procesa hacia abajo, sino que Z se mueve junto con X o Y. En consecuencia, el falso eje de 5 ejes la programación será muy problemática, la depuración será más difícil y la función de desplazamiento de tres ejes no se puede utilizar en este momento.
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¿Qué máquina de enrutador CNC es la adecuada para usted?
Si bien estos enrutadores parecen algo sencillos en términos de lo que pueden lograr, son piezas de tecnología muy delicadas y avanzadas. Si está buscando ser más creativo con sus diseños y tiene el presupuesto, se recomienda que invierta en un kit de enrutador CNC de 4 o 5 ejes. Sin embargo, los kits de enrutadores CNC de 3 o 4 ejes suelen ser más asequibles.
Ahora que tiene un conocimiento práctico de cómo funciona un enrutador, puede comprender mejor las diferencias entre varios modelos que, con suerte, lo ayudarán a decidir cuál comprar.
Para resumir. Las máquinas CNC de 5 ejes pueden cortar a lo largo de dos ejes más que las máquinas CNC de 3 ejes. Estos enrutadores pueden cortar en cinco lados de un objeto simultáneamente, lo que amplía las capacidades y la flexibilidad del operador. A diferencia de sus contrapartes de 3 ejes, estas máquinas generalmente se usan para cortar piezas grandes en 3D. Además, las máquinas CNC de 5 ejes tienen un pórtico más alto y un eje X más largo, lo que les permite cortar piezas más grandes; sin embargo, esto tiene un costo serio; cuanto más alto es el pórtico y más largo el eje X, menos precisas y estables son estas máquinas. Para un control de calidad adecuado, el pórtico y el eje X deben limitarse tanto como sea posible.
Aunque los enrutadores parecen máquinas relativamente simples, son piezas de tecnología altamente sofisticadas que requieren un cierto nivel de experiencia para operar. Se recomienda leer detenidamente el manual o recibir capacitación de un experto. Las máquinas CNC de 5 ejes tienden a ser mucho más caras que los tipos tradicionales de 3 ejes, pero en última instancia ofrecen una mayor flexibilidad y permiten a los usuarios ser más creativos con sus diseños.
¿Cuántos ejes necesitas realmente?
Es posible que haya visto enrutadores CNC que ofrecen siete, nueve o incluso once ejes. Aunque muchos ejes adicionales pueden parecer difíciles de imaginar, la explicación de geometrías tan asombrosas es bastante simple.
Cuando trabaja con máquinas que tienen más de un husillo de torneado, entonces ya tiene más ejes.
Por ejemplo, las máquinas con segundos husillos y torretas inferiores tienen varios ejes: la torreta superior tendrá 4 ejes y la torreta inferior 2, luego tienes husillos opuestos que también tienen 2 ejes. Esas máquinas pueden tener hasta 9 en total.
Un componente, como una válvula aeroespacial, podría fabricarse en una máquina CNC de 5 ejes. O podría hacerse en un enrutador CNC de varios ejes que tiene un eje B giratorio y husillos gemelos para dos ejes C, además de X, Y y Z. También hay una torreta inferior que le brinda una segunda X y Z, dándole más ejes, pero la parte en sí es la misma geometría.
Entonces, ¿cuántos ejes necesita para su negocio?
Como suele ser el caso en la fabricación, la respuesta a esa pregunta depende de sus aplicaciones particulares. El siguiente ejemplo debería ayudar:
Un álabe de turbina es una superficie de forma libre que puede ser bastante compleja. La manera más eficiente de mecanizar una hoja como esa es usar una máquina de 5 ejes, tomando la herramienta en espiral alrededor del perfil aerodinámico de la hoja. Podría usar un modelo de 3 ejes para mecanizar si indexa la cuchilla a una posición y luego usa tres ejes lineales para mecanizar la superficie, pero esa no es la forma más eficiente.
La geometría de la pieza le dirá si necesita una configuración de 3, 4 o 5 ejes.
Sin embargo, es importante recordar que la cantidad de ejes que necesita depende de más de una parte. La parte es importante, por supuesto, pero limitará lo que su taller quiere lograr.
Un cliente puede traer una pieza, digamos un soporte aeroespacial de titanio, y usted puede pensar que es una pieza perfecta para una mesa de enrutador CNC de 5 ejes. Es posible que esa máquina multifunción no se optimice de la misma manera que una máquina CNC de 5 ejes, pero puede brindar al cliente oportunidades para realizar trabajos de torno, eje o mandril que forman parte de su plan a largo plazo.
Otra cosa a considerar es el sobre de trabajo. ¿Cuál es el tamaño máximo de pieza que puede colocar en la máquina y aun así realizar cambios de herramientas y transferencias de piezas? Comprender las capacidades de la máquina CNC y lo que puede y no puede hacer es realmente importante para su negocio.
Fuente de estilocnc
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