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Noções básicas sobre kits de máquina de roteador CNC de 3 eixos, 4º eixo, 4 eixos e 5 eixos
Qual máquina de roteador CNC é a certa para você?
De quantos eixos você realmente precisa?
Comprar um kit de roteador CNC pode parecer incompreensível com tantos modelos diferentes no mercado. Como você sabe se precisa de um roteador CNC de 3 eixos, 4 eixos ou 5 eixos? Qual é a diferença? Você não está sozinho! É um dilema comum para todo comprador de fresadora CNC pela primeira vez. Leia este guia fácil para ajudá-lo a entender o que tudo isso significa e qual é o modelo certo para você e suas necessidades.
Noções básicas sobre kits de máquina de roteador CNC de 3 eixos, 4º eixo, 4 eixos e 5 eixos
Estes são alguns dos diferentes tipos que você encontrará no mercado agora:
5 eixos: XYZAB, XYZAC, XYZBC (O fuso pode ser girado 180° tanto para a esquerda quanto para a direita).
4 eixos: XYZA, XYZB, XYZC (ligação de 4 eixos).
4º eixo: YZA, XZA (ligação de 3 eixos).
3 eixos: XYZ (ligação de 3 eixos).
Os eixos A, B ou C correspondem aos eixos de rotação X, Y e Z.
Máquinas de roteador CNC de 3 eixos
Os roteadores CNC de 3 eixos são o tipo mais simples de máquina e podem percorrer três eixos diferentes ao mesmo tempo, daí o nome.
Eixo X: da esquerda para a direita
Eixo Y: da frente para trás
Eixo Z: para cima e para baixo
3 eixos Máquinas de roteador CNC pode mover-se ao longo de três eixos simultaneamente; eixo X, eixo Y e eixo Z. Cortar ao longo do eixo X move a fresa da esquerda para a direita, cortar ao longo do eixo Y move-a da frente para trás e cortar no eixo Z move-a para cima e para baixo. Essas máquinas são usadas principalmente para cortar peças planas, 2D e 2.5D. Seja uma escultura plana ou redonda, é mais fácil pensar nela como uma escultura plana.
Máquinas de roteador CNC de 4º eixo
Geralmente, quando um eixo de rotação é adicionado a um kit de roteador CNC de 3 eixos, também chamado de eixo A, ele se torna um roteador CNC de 4º eixo rotativo. Essa é uma maneira mais barata de permitir que você execute tarefas mais complexas, mas não é tão versátil ou eficiente quanto uma máquina de 4 eixos adequada.
Então, como você pode distinguir um kit de roteador CNC real de 4 eixos de um de 4 eixos? Um exemplo comum de um roteador CNC de 4 eixos seria a escultura de uma escultura de Buda a partir de uma vara de madeira curta e redonda, isso envolve o uso de 4 eixos, pois é uma escultura cilíndrica 3D. Um roteador de 4º eixo não seria capaz de fazer isso, pois só pode ser usado para esculpir em um plano cilíndrico, não em um cilindro 3D. É por isso que as máquinas de 4 eixos são mais caras.
Máquinas de roteador CNC de 4 eixos
4 eixos vs 4º eixo
Uma mesa de fresadora CNC de 4 eixos possibilita o trabalho em ambos os lados, o que uma mesa de fresadora CNC de 3 eixos não pode fazer. As máquinas-ferramentas CNC de 4 eixos têm eixos X, Y, Z e A (ou B ou C) que se movem. O eixo adicional pode ser referido como XYZA, XYZB ou XYZC. Os 4 eixos estão ligados, eles podem se mover e trabalhar juntos ao mesmo tempo. Isso permite a escultura regular, irregular, simétrica e assimétrica.
4 eixos significa que a máquina-ferramenta pode se mover ao longo dos eixos X, Y, Z e A simultaneamente, ou seja, em quatro direções diferentes ao mesmo tempo. Inteligente, hein? Normalmente, o eixo X é a direção da esquerda para a direita, o eixo Y é a direção da frente para trás e o eixo Z é a direção para cima e para baixo. O eixo A é o sentido positivo e negativo do eixo de rotação.
Três eixos obviamente não podem ligar quatro eixos simultaneamente. As fresadoras CNC de 4º eixo são uma espécie de meio caminho entre as fresadoras de 3 e 4 eixos. Eles podem ser divididos em dois tipos, máquinas de roteador de plano plano de 4º eixo e máquinas de roteador CNC 4D de 3º eixo. Como o nome sugere, as máquinas roteadoras de plano plano de 4º eixo apenas esculpem ou cortam em um lado do material.
A usinagem 4D do 3º eixo significa que a máquina pode executar escultura ou corte rotativo 3D até certo ponto, mas um dos eixos X, Y ou Z é convertido em um eixo A para roteamento. Vamos explicar a diferença entre esses dois tipos de máquinas CNC 3D de diferentes ângulos:
1. Conceitualmente, a diferença entre máquinas de 4 eixos e máquinas de 4º eixo é se a articulação de quatro eixos de X, Y, Z e A pode ser executada simultaneamente.
2. Observando os sistemas de controle das máquinas, a máquina CNC de 4 eixos usa um sistema de articulação de quatro eixos e o 4º eixo usa um sistema de articulação de três eixos.
3. O sistema de ligação de 4 eixos usa transmissão de sinal de quatro eixos de acordo com os sinais de movimento e pulsos da máquina. A ligação de 3 eixos usa apenas transmissão de sinal de três eixos, um a menos de 4 eixos.
4. De acordo com o efeito de roteamento, as máquinas de 4 eixos têm mais poder de processamento do que as máquinas de 4º eixo, o processamento é mais uniforme, o ângulo morto é menor e o artigo acabado é mais intrincado, limpo e atraente. Você pode esculpir os padrões mais bonitos.
5. Outras diferenças incluem que os pontos de dica de ferramenta de quatro eixos podem ser alterados a qualquer momento. A ponta da ferramenta do 4º eixo sempre aponta para o centro da peça de trabalho. Os roteadores de 4 eixos são mais avançados e confiáveis do que os de 4 eixos. 4 eixos é um desenvolvimento em máquinas de roteador CNC 3D. O importante a perceber é que mais de 60% das máquinas de roteador CNC 3D no mercado são de 4º eixo. Ao escolher uma máquina CNC 4D de 3 eixos, tenha o cuidado de não apenas distinguir entre os modelos de 4 e 4 eixos, mas também analisar as condições de usinagem, como tamanho, peso, dureza e métodos de usinagem de sua peça. Certifique-se de saber o que está recebendo pelo seu dinheiro.
Máquina de roteador CNC de 5 eixos
Então agora chegamos à nata das fresadoras CNC. Esses roteadores são semelhantes aos kits de máquinas CNC de 3 e 4 eixos, mas possuem dois eixos adicionais que podem ser movidos. Esses eixos adicionais tornam o tempo de corte ou escultura muito mais rápido, pois podem cortar cinco arestas do material ao mesmo tempo. No entanto, como essas máquinas têm um eixo X mais longo, elas são menos estáveis e, portanto, potencialmente exigem mais atenção do que um kit de roteador CNC de 3 ou 4 eixos.
Vejamos os detalhes técnicos de 5 eixos máquinas mais de perto
As máquinas CNC de 5 eixos têm alta eficiência e alta precisão, e o pentaedro pode ser processado em uma fixação da peça de trabalho. Se equipado com um sistema de controle numérico high-end de articulação de cinco eixos, eles também podem executar processamento de alta precisão de superfícies espaciais complexas e são perfeitos para processar moldes modernos, como peças estruturais de automóveis e aeronaves. Existem duas configurações para o eixo rotativo do centro de usinagem vertical de cinco eixos. Um é um eixo rotativo de mesa. A mesa, colocada na cama, pode girar em torno do eixo X, que é definido como eixo A. A faixa de trabalho usual do eixo A é de +30 graus a -120 graus. No meio da mesa de trabalho, há outra mesa rotativa, que gira em torno do eixo Z na posição mostrada na figura. Isso é conhecido como o eixo C e gira 360 graus. Portanto, através da combinação do eixo A e do eixo C, com exceção do centro de usinagem de cinco eixos na superfície inferior da peça de trabalho, as outras cinco superfícies podem ser processadas pelo fuso vertical. O valor mínimo de graduação do eixo A e do eixo C é geralmente 0.001 graus para que a peça de trabalho possa ser subdividida em qualquer ângulo e superfícies inclinadas, furos inclinados, etc., possam ser processados.
Superfícies espaciais complexas podem ser processadas se os eixos A e C estiverem vinculados aos eixos lineares X, Y e Z. Obviamente, isso requer o suporte de sistemas CNC de ponta, sistemas servo e software. A vantagem deste arranjo é que a estrutura do fuso é relativamente simples, a rigidez do fuso é particularmente boa e o custo de fabricação é relativamente baixo.
No entanto, a mesa de trabalho geral não pode ser projetada muito grande e a capacidade de carga também é relativamente pequena, especialmente quando a rotação do eixo A é maior ou igual a 90°. Se for muito grande, a peça de trabalho induzirá um grande momento de carga na mesa de trabalho durante o corte.
O outro tipo depende da rotação da cabeça do fuso vertical. A extremidade frontal do eixo principal é uma cabeça giratória, que pode circundar totalmente o eixo Z em 360 graus para se tornar o eixo C. A cabeça giratória também possui um eixo A que pode girar em torno do eixo X, que geralmente pode atingir mais de ± 90 graus. A vantagem deste método de ajuste é que o processamento do fuso é muito flexível, a mesa de trabalho também pode ser muito maior e objetos enormes, como fuselagem de aeronaves e carcaças de motores, podem ser processados nesse tipo de centro de usinagem.
Este projeto tem outra grande vantagem: quando fresas esféricas são usadas para processar superfícies curvas e a linha central da ferramenta é perpendicular à superfície usinada, a qualidade da superfície da peça cortada pelo ápice será ruim, pois a velocidade linear da fresa esférica vértice é zero. A rotação do fuso é adotada para fazer o fuso girar em um ângulo em relação à peça de trabalho, garantindo uma certa velocidade linear e melhorando a qualidade do processamento da superfície.
Esta estrutura é extremamente popular para a usinagem de superfície de moldes de alta precisão, o que é difícil para os centros de usinagem de mesa rotativa alcançarem. Para obter alta precisão de rotação, o eixo rotativo de ponta também é equipado com feedback de grade circular e a precisão de indexação é de poucos segundos. Naturalmente, a estrutura de rotação deste tipo de fuso é mais complicada e o custo de fabricação também é bastante alto.
Verdadeiro 5 eixos vs falso 5 eixos
As verdadeiras máquinas de 5 eixos possuem uma função RTCP (Rotation Tool Center Point), o que significa que pode ser convertido automaticamente de acordo com o comprimento do pêndulo do fuso e as coordenadas mecânicas da mesa rotativa.
Ao compilar o programa, apenas as coordenadas da peça precisam ser consideradas, não o comprimento do pêndulo do fuso ou a posição da mesa rotativa. Tanto as máquinas reais de 5 eixos quanto as falsas de 5 eixos podem ter uma ligação de cinco eixos. Se o fuso tiver o algoritmo RTCP de 5 eixos verdadeiros, é para realizar o processamento de indexação. O verdadeiro 5 eixos com função RTCP só precisa definir um sistema de coordenadas e as coordenadas da ferramenta precisam ser definidas apenas uma vez. O falso cinco eixos é um pouco problemático e deve ser evitado.
Os sistemas CNC com a função RTCP podem usar diretamente a programação da ponta da ferramenta sem considerar a distância do centro do eixo rotativo. Depois de aplicar o modo RTCP, a programação da usinagem CNC de 5 eixos pode direcionar diretamente a ponta da ferramenta em vez do centro da cabeça do fuso rotativo, portanto, a programação felizmente se tornará muito mais simples e eficiente.
Para a pseudo mesa giratória dupla de 5 eixos, várias coordenadas precisam ser definidas para obter o processamento de índice. No entanto, se for uma cabeça oscilante de 5 eixos, o processamento de indexação não pode ser concluído de qualquer maneira, porque a cabeça oscilante não é um único movimento Z ao processar para baixo, mas Z se move junto com X ou Y. Consequentemente, 5 eixos falsos a programação será muito problemática, a depuração será mais difícil e a função de deslocamento de três eixos não pode ser usada neste momento.
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Qual máquina de roteador CNC é a certa para você?
Embora esses roteadores pareçam um pouco diretos em termos do que podem realizar, eles são peças de tecnologia muito delicadas e avançadas. Se você deseja ser mais criativo com seus projetos e tem orçamento, é recomendável investir em um kit de roteador CNC de 4 ou 5 eixos. No entanto, os kits de roteador CNC de 3 ou 4 eixos geralmente são mais acessíveis.
Agora que você tem um conhecimento prático de como um roteador funciona, você pode entender melhor as diferenças entre vários modelos, o que esperamos ajudá-lo a decidir qual deles comprar.
Resumindo. As máquinas CNC de 5 eixos podem cortar ao longo de dois eixos a mais do que as máquinas CNC de 3 eixos. Esses roteadores podem cortar em cinco lados de um objeto simultaneamente, o que expande os recursos e a flexibilidade do operador. Ao contrário de suas contrapartes de 3 eixos, essas máquinas geralmente são usadas para cortar grandes peças 3D. Além disso, as máquinas CNC de 5 eixos possuem um pórtico mais alto e um eixo X mais longo, o que permite cortar peças maiores; no entanto, isso tem um custo sério; quanto mais alto o pórtico e mais longo o eixo X, menos precisas e estáveis são essas máquinas. Para um controle de qualidade adequado, o pórtico e o eixo X devem ser limitados o máximo possível.
Embora os roteadores pareçam máquinas relativamente simples, eles são peças de tecnologia altamente sofisticadas que exigem um certo nível de experiência para operar. É altamente recomendável ler atentamente o manual ou receber treinamento de um especialista. As máquinas CNC de 5 eixos tendem a ser muito mais caras do que os tipos tradicionais de 3 eixos, mas oferecem maior flexibilidade e permitem que os usuários sejam mais criativos com seus projetos.
De quantos eixos você realmente precisa?
Você pode ter visto roteadores CNC oferecendo sete, nove ou até onze eixos. Embora muitos eixos adicionais possam parecer difíceis de imaginar, a explicação para essas geometrias surpreendentes é realmente bastante simples.
Quando você está lidando com máquinas que possuem mais de um fuso de torneamento, você já tem mais eixos.
Por exemplo, as máquinas com segundo fusos e torres inferiores têm vários eixos: a torre superior terá 4 eixos e a torre inferior 2, então você tem fusos opostos que também possuem 2 eixos. Essas máquinas podem ter até 9 no total.
Um componente, como uma válvula aeroespacial, pode ser feito em uma máquina CNC de 5 eixos. Ou pode ser feito em um roteador CNC multi-eixos que possui um eixo B rotativo e fusos duplos para dois eixos C, mais X, Y e Z. Há também uma torre inferior que fornece um segundo X e Z, dando-lhe mais eixos, mas a peça em si é a mesma geometria.
Então, quantos eixos você precisa para o seu negócio?
Como costuma ser o caso na fabricação, a resposta a essa pergunta depende de suas aplicações específicas. O exemplo a seguir deve ajudar:
Uma lâmina de turbina é uma superfície de forma livre que pode ser bastante complexa. A maneira mais eficiente de usinar uma lâmina como essa é usar uma máquina de 5 eixos, levando a ferramenta em espiral ao redor do aerofólio da lâmina. Você pode usar um modelo de 3 eixos para usinar se indexar a lâmina para uma posição e depois usar três eixos lineares para usinar a superfície, mas essa não é a maneira mais eficiente.
A geometria da peça lhe dirá se você precisa de uma configuração de 3, 4 ou 5 eixos.
No entanto, é importante lembrar que o número de eixos necessários depende de mais de uma peça. A parte é importante, claro, mas limitará o que sua loja deseja realizar.
Um cliente pode trazer uma peça, digamos, um suporte aeroespacial de titânio, e você pode pensar que essa é uma peça perfeita para uma mesa de roteador CNC de 5 eixos. Essa máquina multifuncional pode não ser otimizada da mesma forma que uma máquina CNC de 5 eixos, mas pode dar ao cliente oportunidades para fazer trabalhos de torno, eixo ou mandril que fazem parte de seu plano de longo prazo.
Outra coisa a considerar é o envelope de trabalho. Qual o tamanho máximo de peça que você pode colocar na máquina e ainda realizar trocas de ferramentas e transferências de peças? Compreender as capacidades da máquina CNC e o que ela pode e não pode fazer é muito importante para o seu negócio.
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