A maioria das pessoas pensa que a maquinagem CNC de 3 eixos é suficiente. Mas quando precisa de furos em ângulo, superfícies complexas ou melhor acesso a caraterísticas complicadas, os 3 eixos não são suficientes. É aí que entra a maquinação CNC de 3+2 eixos. Este método permite uma maquinação precisa em ângulos fixos, reduzindo as configurações e aumentando a precisão.
Resolve muitos problemas comuns - menos fixações, menos configurações, mais precisão. Agora vamos ver como funciona.
O que é a maquinagem CNC de 3+2 eixos?
A maquinagem 3+2, ou maquinagem posicional de 5 eixos, significa que a peça é rodada para uma posição definida utilizando dois eixos de rotação. Uma vez fixada, a ferramenta efectua o corte utilizando o movimento de três eixos. Os eixos rotativos não se movem durante o corte propriamente dito. Apenas se movem antes do início do corte para posicionar a peça.
Isto permite que a ferramenta atinja as caraterísticas a partir do ângulo correto, evitando configurações incómodas ou fixações especiais. É útil para furos em faces angulares, cavidades profundas e contornos complexos.
Explicação dos eixos de rotação (eixos A e B)
O eixo A roda em torno do eixo X. O eixo B roda em torno do eixo Y. Estes movimentos inclinam a peça para a frente, para trás ou de um lado para o outro.
A combinação de A e B permite que a máquina fixe a peça em quase todos os ângulos. Isto ajuda a alcançar superfícies que ficariam bloqueadas numa configuração plana.
A mesa ou cabeça rotativa ajusta a posição e permanece bloqueada durante o corte. Isto torna a configuração mais estável do que a fresagem completa de 5 eixos.
Posicionamento em ângulo fixo vs. movimento contínuo
Na maquinagem 3+2, os eixos rotativos movem a peça para um ângulo definido e depois param. A máquina corta enquanto a peça permanece fixa. A isto chama-se maquinagem posicional ou indexada.
Em 5 eixos completos, os eixos rotativos movem-se enquanto a ferramenta corta. Trata-se de maquinagem contínua. Permite obter acabamentos de superfície mais suaves e formas mais complexas.
Mas o posicionamento fixo é mais estável. Também reduz a vibração e a deflexão da ferramenta, o que ajuda a prolongar a vida útil da ferramenta e melhora a precisão. É ideal quando não necessita de superfícies curvas, mas ainda assim precisa de aceder a ângulos difíceis.
Como é que 3+2 difere de 3 eixos e 5 eixos？
Num Máquina de 3 eixosA ferramenta desloca-se nas direcções X, Y e Z. Não consegue alcançar superfícies inclinadas, a menos que a peça seja reposicionada manualmente. Isto limita o acesso e a precisão.
A maquinagem completa de 5 eixos utiliza os cinco eixos - X, Y, Z, A e B - em simultâneo. A ferramenta e a peça podem mover-se em conjunto durante o corte. Isto cria formas complexas numa só passagem. No entanto, custa mais e requer conhecimentos de programação mais profundos.
3+2 está no meio. Não corta com os cinco eixos em simultâneo. Utiliza apenas os dois eixos rotativos para colocar a peça num ângulo e depois fresa com três eixos. Isto reduz o custo e a complexidade, ao mesmo tempo que oferece um melhor acesso do que o 3 eixos.
Como funciona a maquinagem CNC de 3+2 eixos?
A maquinagem CNC de 3+2 eixos consiste em inclinar a peça, fixá-la no lugar e depois maquiná-la como um trabalho normal de 3 eixos. Oferece-lhe o alcance e a flexibilidade das configurações de cinco eixos, mas com uma programação mais simples e um risco menor.
Processo passo-a-passo de maquinagem de uma peça
- Conceber a peça em CAD, incluindo quaisquer caraterísticas angulares ou de difícil acesso.
- Importar o modelo para o software CAM. Definir a orientação da ferramenta para cada superfície ou caraterística.
- Escolher o ângulo para que os eixos rotativos (A e B) orientem corretamente a peça.
- Bloquear a peça nessa posição de inclinação fixa. A máquina fá-lo através da mesa rotativa ou da cabeça.
- Executar o ciclo de maquinagem utilizando o movimento padrão de três eixos. A ferramenta desloca-se nas direcções X, Y e Z para cortar a caraterística.
- Reposicionar, se necessário. Se existirem várias superfícies angulares, a máquina roda novamente a peça e repete o processo.
Papel do software CAM na geração do percurso da ferramenta
O software CAM desempenha um papel fundamental. Define os ângulos para os eixos rotativos e cria os percursos das ferramentas para o movimento de três eixos. O software trata da matemática para alinhar corretamente a ferramenta com cada superfície.
Os sistemas CAM modernos suportam estratégias 3+2. É possível configurar várias orientações num único programa. Cada orientação recebe o seu percurso de ferramenta. A máquina executa-os um após o outro.
Isto reduz o tempo de programação e melhora a consistência. Também ajuda a evitar colisões, simulando as posições da ferramenta e da peça antes do corte.
Requisitos de configuração da máquina e do porta-peças
A configuração para maquinagem CNC de 3+2 eixos necessita de uma fixação estável. A peça deve ser mantida em segurança durante a inclinação e o corte. Qualquer movimento pode causar erros ou danos.
A maioria das máquinas utiliza uma mesa rotativa basculante ou uma cabeça giratória. A configuração deve permitir o acesso total à peça sem interferências. As fixações devem ser compactas e evitar bloquear o percurso da ferramenta.
Utilize mordentes macios ou dispositivos de fixação personalizados, se necessário. A precisão depende da máquina e da forma como a peça é mantida durante a rotação.
Vantagens da maquinagem CNC de 3+2 eixos
A maquinagem 3+2 permite-lhe um melhor alcance, menos configurações e resultados mais suaves. É uma escolha sensata quando precisa de caraterísticas angulares mas não quer o custo ou a complexidade de sistemas completos de cinco eixos.
Peças mais complexas tornadas simples
A maquinagem 3+2 alcança ângulos que as máquinas de 3 eixos não conseguem. Corta formas complexas numa única configuração. Acabaram-se as dificuldades com posições incómodas das peças ou com vários dispositivos de fixação.
Melhor precisão, acabamentos mais suaves
A abordagem de ângulo fixo significa menos vibração e cortes mais consistentes. As peças saem com mais precisão e com superfícies mais limpas. Passará menos tempo em trabalhos de acabamento secundários.
Produção mais rápida com menos configurações
Esqueça o reposicionamento constante das peças. As máquinas 3+2 processam caraterísticas multi-ângulo numa única configuração. Isto reduz significativamente o seu tempo de produção em comparação com a maquinagem de 3 eixos.
Alternativa económica aos 5 eixos
Obtenha capacidades de 5 eixos sem a etiqueta de preço elevado. As máquinas 3+2 custam menos a comprar e a operar. São perfeitas quando necessita de cortes angulares mas não necessita de movimento simultâneo de 5 eixos.
Limitações e desafios
Embora a maquinagem 3+2 ofereça muitas vantagens, não é a solução perfeita para todos os trabalhos. Algumas peças ou caraterísticas ainda requerem um movimento completo de cinco eixos. A ferramenta, a máquina ou a configuração podem limitar outras.
Não é ideal para maquinagem de contorno contínuo
A maquinagem 3+2 utiliza um posicionamento fixo. Os eixos rotativos inclinam a peça e depois fixam-na no lugar. O percurso da ferramenta mantém-se no movimento padrão de três eixos. Isto funciona bem para superfícies planas ou ângulos simples. Mas não pode seguir continuamente curvas suaves ou contornos complexos que mudam de direção.
Alcance da ferramenta e risco de colisão
Inclinar a peça para alcançar uma face angular pode exigir uma ferramenta mais comprida. As ferramentas mais compridas podem dobrar-se ou vibrar, o que afecta a precisão e o acabamento da superfície. Para além disso, alguns ângulos criam percursos de ferramenta estranhos. O risco de bater em grampos, fixações ou na mesa aumenta.
Calibração de máquinas e complexidade de manutenção
As máquinas 3+2 utilizam mesas rotativas ou cabeças giratórias. Estes necessitam de calibração regular para os manter alinhados com os eixos principais. Se os eixos rotativos perderem a precisão, isso afecta toda a configuração. Mesmo um pequeno erro no ângulo de inclinação pode arruinar o corte.
Aplicativos comuns
A maquinagem de 3+2 eixos adequa-se a indústrias onde a precisão e as caraterísticas angulares são importantes. Funciona bem para trabalhos que requerem geometria complexa mas não um movimento completo de cinco eixos. Eis alguns dos principais casos de utilização.
Componentes Aeroespaciais
A maquinagem 3+2 cria complexos colchetes, montagens e caixas para a indústria aeroespacial. Trata dos ângulos exactos necessários para componentes de asas e peças de motores. O processo assegura tolerâncias rigorosas para o equipamento de voo crítico.
Maquinação de dispositivos médicos
Os fabricantes do sector médico utilizam o 3+2 para parafusos de precisão para ossos, guias de implantes e ferramentas de diagnóstico. As capacidades de maquinação em ângulo produzem arestas limpas e superfícies estéreis necessárias para dispositivos médicos.
Protótipos automóveis
Os engenheiros do sector automóvel confiam no 3+2 para protótipos de caixas de transmissão e componentes de suspensão. Produz rapidamente protótipos funcionais com caraterísticas angulares corretas para testes.
Moldes e ferramentas de precisão
Os fabricantes de moldes beneficiam da capacidade do 3+2 para maquinar cavidades profundas e ângulos de inclinação complexos. Cria moldes de injeção e ferramentas de fundição com precisão, reduzindo o tempo de polimento.
Projeto para maquinagem CNC de 3+2 eixos
Um bom design da peça torna a maquinação mais rápida, mais fácil e mais precisa. Ao projetar para configurações de 3+2 eixos, deve considerar como a peça será inclinada, como as ferramentas alcançarão as superfícies e como evitar caraterísticas de risco.
Principais diretrizes de conceção para engenheiros
Comece por identificar as caraterísticas que necessitarão de acesso angular. Agrupe-as para que possam ser maquinadas a partir da mesma posição inclinada.
Manter as superfícies críticas em ângulos acessíveis. Conceba superfícies planas que possam ser facilmente alinhadas com uma inclinação rotativa. Evite projectos que exijam mudanças de ângulo constantes.
Planeie em torno de comprimentos de ferramentas padrão. Não coloque caraterísticas-chave demasiado profundas no interior da peça, ou longe da base de fixação.
Minimizar os cantos internos afiados. Utilize raios que correspondam aos tamanhos padrão das fresas de topo para reduzir o desgaste da ferramenta e o tempo de maquinação.
Evitar cortes inferiores e interferência de ferramentas
Evite caraterísticas atrás de paredes ou sob superfícies, a menos que tenha ferramentas especiais. As fresas de topo normais não conseguem alcançar cortes inferiores, a menos que planeie inclinar a peça.
Quando inclinado, verifique se existem possíveis colisões entre a ferramenta, o fuso e a peça. Utilize o software CAM para simular trajectórias da ferramenta a partir de cada ângulo.
Conceber dispositivos de fixação para ficarem afastados da zona de corte. As pinças finas e compactas e os mordentes macios personalizados ajudam a reduzir a interferência ao inclinar a peça.
Tolerância e planeamento dimensional
Saiba quais as caraterísticas que serão maquinadas na mesma orientação. Agrupe estas caraterísticas na mesma zona de tolerância.
Evitar aplicar tolerâncias apertadas em diferentes faces angulares. As alterações na inclinação da peça podem introduzir mudanças de alinhamento. É mais difícil manter tolerâncias apertadas em várias posições.
Utilize o GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) para controlar a forma como a peça deve ser medida. Certifique-se de que as suas tolerâncias correspondem ao que é realista em configurações 3+2.
Conclusão
A maquinagem CNC de 3+2 eixos combina a simplicidade do corte de 3 eixos com a flexibilidade acrescida de dois eixos rotativos de ângulo fixo. Permite que as peças sejam inclinadas e maquinadas a partir de vários ângulos numa única configuração. É uma solução económica e prática para trabalhos complexos que não requerem um movimento completo de cinco eixos.
Precisa de peças com orifícios angulares, chanfros ou caraterísticas multifaciais? Contate-nos para soluções de maquinação rápidas e precisas, adaptadas às necessidades do seu projeto.
Olá, chamo-me Kevin Lee
Nos últimos 10 anos, tenho estado imerso em várias formas de fabrico de chapas metálicas, partilhando aqui ideias interessantes a partir das minhas experiências em diversas oficinas.
Entrar em contacto
Kevin Lee
Tenho mais de dez anos de experiência profissional no fabrico de chapas metálicas, especializando-me em corte a laser, dobragem, soldadura e técnicas de tratamento de superfícies. Como Diretor Técnico da Shengen, estou empenhado em resolver desafios complexos de fabrico e em promover a inovação e a qualidade em cada projeto.
