La mayoría de la gente piensa que el mecanizado CNC de 3 ejes es suficiente. Pero cuando se necesitan orificios en ángulo, superficies complejas o un mejor acceso a características complicadas, el mecanizado en 3 ejes no es suficiente. Ahí es donde entra en juego el mecanizado CNC de 3+2 ejes. Este método permite un mecanizado preciso en ángulos fijos, reduciendo las configuraciones y aumentando la precisión.
Resuelve muchos problemas comunes: menos fijaciones, menos configuraciones y más precisión. Veamos ahora cómo funciona.
¿Qué es el mecanizado CNC de 3+2 ejes?
El mecanizado 3+2, o mecanizado posicional de 5 ejes, significa que la pieza se gira hasta una posición fija utilizando dos ejes de rotación. Una vez fijada, la herramienta realiza el corte mediante un movimiento de tres ejes. Los ejes de rotación no se mueven durante el corte propiamente dicho. Sólo se mueven antes de que comience el corte para posicionar la pieza.
Esto permite que la herramienta golpee las características desde el ángulo correcto, evitando configuraciones incómodas o accesorios especiales. Es útil para taladrar caras en ángulo, cavidades profundas y contornos complejos.
Explicación de los ejes de rotación (ejes A y B)
El eje A gira alrededor del eje X. El eje B gira alrededor del eje Y. Estos movimientos inclinan la pieza hacia delante, hacia atrás o de lado a lado.
La combinación de A y B permite a la máquina fijar la pieza en casi cualquier ángulo. Esto ayuda a alcanzar superficies que quedarían bloqueadas en una configuración plana.
La mesa o el cabezal giratorio ajustan la posición y permanecen bloqueados durante el corte. Esto hace que la configuración sea más estable que el fresado completo en 5 ejes.
Posicionamiento en ángulo fijo frente a movimiento continuo
En el mecanizado 3+2, los ejes giratorios desplazan la pieza en un ángulo determinado y, a continuación, se detienen. La máquina corta mientras la pieza permanece fija. Esto se denomina mecanizado posicional o indexado.
En 5 ejes completos, los ejes giratorios se mueven mientras la herramienta corta. Se trata de un mecanizado continuo. Permite obtener acabados superficiales más suaves y formas más complejas.
Pero el posicionamiento fijo es más estable. También reduce la vibración y la desviación de la herramienta, lo que ayuda a prolongar su vida útil y mejora la precisión. Es ideal cuando no necesita superficies curvas pero sí acceder a ángulos difíciles.
En qué se diferencia 3+2 de 3 ejes y 5 ejes？
En un Máquina de 3 ejesLa herramienta se desplaza en las direcciones X, Y y Z. No puede alcanzar superficies inclinadas a menos que la pieza se reposicione manualmente. Esto limita el acceso y la precisión.
El mecanizado completo en 5 ejes utiliza los cinco ejes-X, Y, Z, A y B-simultáneamente. La herramienta y la pieza pueden moverse juntas durante el corte. Esto permite crear formas complejas en una sola pasada. Sin embargo, cuesta más y requiere conocimientos de programación más profundos.
3+2 está en medio. No corta con los cinco ejes a la vez. Sólo utiliza los dos ejes giratorios para colocar la pieza en ángulo y, a continuación, fresa con tres ejes. Esto reduce el coste y la complejidad a la vez que ofrece un mejor acceso que los 3 ejes.
¿Cómo funciona el mecanizado CNC de 3+2 ejes?
El mecanizado CNC de 3+2 ejes consiste en inclinar la pieza, bloquearla en su lugar y, a continuación, mecanizarla como un trabajo estándar de 3 ejes. Ofrece el alcance y la flexibilidad de las configuraciones de cinco ejes, pero con una programación más sencilla y menos riesgos.
Proceso paso a paso del mecanizado de una pieza
- Diseñar la pieza en CAD, incluidos los elementos angulares o de difícil acceso.
- Importe el modelo al software CAM. Establezca la orientación de la herramienta para cada superficie o característica.
- Elija el ángulo de los ejes rotativos (A y B) para orientar correctamente la pieza.
- Bloquear la pieza en esa posición de inclinación fija. La máquina lo hace mediante la mesa o cabezal giratorio.
- Ejecutar el ciclo de mecanizado mediante un movimiento estándar de tres ejes. La herramienta se mueve en las direcciones X, Y y Z para cortar el elemento.
- Reposicionar si es necesario. Si existen varias superficies en ángulo, la máquina vuelve a girar la pieza y repite el proceso.
Papel del software CAM en la generación de trayectorias
El software CAM desempeña un papel fundamental. Define los ángulos de los ejes giratorios y crea las trayectorias de las herramientas para el movimiento de tres ejes. El software se encarga de los cálculos matemáticos para alinear correctamente la herramienta con cada superficie.
Los sistemas CAM modernos admiten estrategias 3+2. Puede configurar varias orientaciones en un programa. Cada orientación tiene su propia trayectoria. La máquina las ejecuta una tras otra.
Esto reduce el tiempo de programación y mejora la coherencia. También ayuda a evitar colisiones simulando las posiciones de la herramienta y la pieza antes del corte.
Configuración de la máquina y requisitos de sujeción
La configuración para el mecanizado CNC de 3+2 ejes requiere una fijación estable. La pieza debe sujetarse firmemente durante la inclinación y el corte. Cualquier movimiento puede provocar errores o daños.
La mayoría de las máquinas utilizan una mesa giratoria basculante o un cabezal giratorio. El montaje debe permitir un acceso completo a la pieza sin interferencias. Las fijaciones deben ser compactas y evitar bloquear la trayectoria de la herramienta.
Si es necesario, utilice mordazas blandas o fijaciones a medida. La precisión depende de la máquina y de lo bien que se sujete la pieza durante la rotación.
Ventajas del mecanizado CNC de 3+2 ejes
El mecanizado 3+2 le ofrece un mayor alcance, menos configuraciones y resultados más suaves. Es una buena elección cuando necesita mecanizados en ángulo pero no desea el coste o la complejidad de los sistemas completos de cinco ejes.
Piezas más complejas simplificadas
El mecanizado 3+2 alcanza ángulos que las máquinas de 3 ejes no pueden. Corta formas complejas en una sola configuración. Se acabaron los problemas con las posiciones incómodas de las piezas y las fijaciones múltiples.
Mayor precisión, acabados más suaves
El enfoque de ángulo fijo se traduce en menos vibraciones y cortes más uniformes. Las piezas salen con mayor precisión y con superficies más limpias. Dedicará menos tiempo a trabajos de acabado secundarios.
Producción más rápida con menos configuraciones
Olvídese de reposicionar piezas constantemente. Las máquinas de 3+2 manejan características multiángulo en una sola configuración. Esto reduce significativamente el tiempo de producción en comparación con el mecanizado de 3 ejes.
Alternativa económica a los 5 ejes
Obtenga capacidades de 5 ejes sin el elevado precio. Las máquinas 3+2 son más baratas de comprar y utilizar. Son perfectas cuando necesita cortes en ángulo pero no requiere un movimiento simultáneo de 5 ejes.
Limitaciones y desafíos
Aunque el mecanizado 3+2 ofrece muchas ventajas, no es la solución perfecta para todos los trabajos. Algunas piezas o características requieren un movimiento completo de cinco ejes. La herramienta, la máquina o la configuración pueden limitar otros.
No es ideal para el mecanizado de contornos continuos
El mecanizado 3+2 utiliza un posicionamiento fijo. Los ejes giratorios inclinan la pieza y luego la bloquean en su sitio. La trayectoria de la herramienta se mantiene en el movimiento estándar de tres ejes. Esto funciona bien para superficies planas o ángulos sencillos. Pero no puede seguir continuamente curvas suaves o contornos complejos que cambian de dirección.
Alcance de la herramienta y riesgo de colisión
Inclinar la pieza para alcanzar una cara en ángulo puede requerir una herramienta más larga. Las herramientas más largas pueden doblarse o vibrar, lo que afecta a la precisión y al acabado superficial. Además, algunos ángulos crean trayectorias de herramienta incómodas. Aumenta el riesgo de golpear las mordazas, los útiles o la mesa.
Complejidad de la calibración y el mantenimiento de las máquinas
Las máquinas 3+2 utilizan mesas giratorias o cabezales basculantes. Éstos necesitan una calibración periódica para mantenerlos alineados con los ejes principales. Si los ejes giratorios pierden precisión, afecta a toda la configuración. Incluso un pequeño error en el ángulo de inclinación puede arruinar el corte.
Aplicaciones comunes
El mecanizado en 3+2 ejes es adecuado para sectores en los que la precisión y las características angulares son importantes. Funciona bien para trabajos que requieren una geometría compleja pero no un movimiento completo de cinco ejes. Estos son algunos casos de uso clave.
Componentes aeroespaciales
El mecanizado 3+2 crea complejos soportesmontajes y recintos para la industria aeroespacial. Maneja los ángulos exactos necesarios para componentes de alas y piezas de motores. El proceso garantiza tolerancias estrictas para el hardware de vuelo crítico.
Mecanizado de dispositivos médicos
Los fabricantes de productos médicos utilizan 3+2 para tornillos óseos de precisión, guías de implantes y herramientas de diagnóstico. Las capacidades de mecanizado en ángulo producen los bordes limpios y las superficies estériles que requieren los dispositivos médicos.
Prototipos de automóviles
Los ingenieros de automoción confían en 3+2 para prototipos de cajas de transmisión y componentes de suspensión. Produce rápidamente prototipos funcionales con características angulares adecuadas para las pruebas.
Moldes y herramientas de precisión
Los fabricantes de moldes se benefician de la capacidad de la 3+2 para mecanizar cavidades profundas y ángulos de desmoldeo complejos. Crea moldes de inyección y herramientas de fundición a presión con precisión, reduciendo el tiempo de pulido.
Diseño para mecanizado CNC de 3+2 ejes
Un buen diseño de la pieza hace que el mecanizado sea más rápido, sencillo y preciso. Al diseñar para configuraciones de 3+2 ejes, debe tener en cuenta cómo se inclinará la pieza, cómo llegarán las herramientas a las superficies y cómo evitar características de riesgo.
Directrices clave de diseño para ingenieros
Empiece por identificar los elementos que necesitarán un acceso inclinado. Agrúpelos para poder mecanizarlos desde la misma posición inclinada.
Mantenga las superficies críticas dentro de ángulos alcanzables. Diseñe superficies planas que puedan alinearse fácilmente con una inclinación giratoria. Evite diseños que requieran cambios constantes de ángulo.
Planifique en función de las longitudes estándar de las herramientas. No coloque los elementos clave demasiado dentro de la pieza ni lejos de la base del útil.
Minimice las esquinas internas afiladas. Utilice radios que coincidan con los tamaños de fresa estándar para reducir el desgaste de la herramienta y el tiempo de mecanizado.
Evitar socavados e interferencias de la herramienta
Evite los mecanizados detrás de paredes o bajo superficies a menos que disponga de herramientas especiales. Las fresas de mango estándar no llegan a los rebajes, a menos que vaya a inclinar la pieza.
Cuando esté inclinada, compruebe las posibles colisiones entre la herramienta, el husillo y la pieza. Utilice software CAM para simular las trayectorias de la herramienta desde cada ángulo.
Diseñe útiles que se mantengan alejados de la zona de corte. Las mordazas delgadas y compactas y las mandíbulas blandas personalizadas ayudan a reducir las interferencias al inclinar la pieza.
Tolerancias y planificación dimensional
Saber qué elementos se mecanizarán con la misma orientación. Agrupe estos elementos en la misma zona de tolerancia.
Evite aplicar tolerancias estrictas en diferentes caras anguladas. Los cambios en la inclinación de la pieza pueden introducir desplazamientos de alineación. Es más difícil mantener tolerancias estrechas en varias posiciones.
Utilice GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) para controlar cómo debe medirse la pieza. Asegúrese de que sus tolerancias coinciden con lo que es realista en configuraciones 3+2.
Conclusión
El mecanizado CNC de 3+2 ejes combina la sencillez del corte en 3 ejes con la flexibilidad añadida de dos ejes giratorios de ángulo fijo. Permite inclinar las piezas y mecanizarlas desde varios ángulos en una sola configuración. Es una solución rentable y práctica para trabajos complejos que no requieren un movimiento completo de cinco ejes.
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Hola, soy Kevin Lee
Durante los últimos 10 años, he estado inmerso en diversas formas de fabricación de chapa metálica, compartiendo aquí ideas interesantes de mis experiencias en diversos talleres.
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Kevin Lee
Tengo más de diez años de experiencia profesional en la fabricación de chapas metálicas, especializada en corte por láser, plegado, soldadura y técnicas de tratamiento de superficies. Como Director Técnico de Shengen, me comprometo a resolver complejos retos de fabricación y a impulsar la innovación y la calidad en cada proyecto.
