Os fabricantes enfrentam frequentemente problemas com peças complexas. Muitos precisam de tolerâncias mais apertadas e prazos de entrega mais rápidos. Os tornos normais não conseguem lidar com todas as formas ou ângulos. Se precisa de peças complexas feitas rapidamente, os tornos de 5 eixos podem ser a resposta. Estas máquinas cortam materiais de vários ângulos numa única configuração, poupando tempo e reduzindo erros.
Muitas lojas estão a mudar para tornos de 5 eixos para obter melhores resultados. Tem curiosidade em saber como funcionam estas máquinas e o que podem fazer? Este guia ajudá-lo-á a começar.
O que é um torno de 5 eixos?
Um torno de 5 eixos é uma máquina CNC que roda e move a ferramenta de corte ao longo de cinco eixos. Estes incluem os habituais eixos lineares X, Y e Z, mais dois eixos rotativos, frequentemente designados por A e B ou B e C. Esta configuração permite que a ferramenta se aproxime da peça a partir de praticamente qualquer ângulo.
A máquina pode rodar a peça e fresar caraterísticas complexas sem a retirar da bucha. Isto reduz os erros de reposicionamento e melhora a precisão geral. É um grande passo em relação às configurações de 3 ou mesmo de 4 eixos, em que são frequentemente necessárias várias operações e dispositivos de fixação.
Em suma, combina as funções de torneamento e fresagem numa só máquina. É por isso que é frequentemente utilizada para peças com curvas, cortes inferiores ou caraterísticas em vários lados.
Evolução da tecnologia de maquinagem multieixos
A passagem dos tornos manuais para as máquinas CNC de múltiplos eixos ocorreu ao longo de décadas. As primeiras máquinas CNC utilizavam 2 ou 3 eixos e necessitavam de várias configurações para peças complexas. Estas configurações atrasavam a produção e aumentavam os erros.
Com o aumento da procura de tolerâncias mais apertadas e de uma produção mais rápida, os fabricantes desenvolveram sistemas de 4 e 5 eixos. Estas máquinas permitiam uma maior liberdade de movimentos e reduziam o trabalho manual.
Atualmente, os tornos de 5 eixos estão mais disponíveis e acessíveis do que nunca. São utilizados em muitas indústrias - desde a aeroespacial aos dispositivos médicos - onde a precisão e a eficiência são fundamentais.
Princípio de funcionamento de um torno de 5 eixos
Os tornos de 5 eixos combinam o torneamento e a fresagem. Deslocam a ferramenta ou a peça ao longo de cinco percursos controlados para criar geometrias complexas.
Compreender os eixos rotativos e lineares
Um torno de 5 eixos move-se em três direcções lineares - X, Y e Z. Estas são as mesmas que as máquinas mais básicas.
- O eixo X desloca a ferramenta de um lado para o outro.
- O eixo Y move-o para a frente e para trás.
- O eixo Z move-o para cima e para baixo.
Para além destes, roda em torno de dois eixos - os eixos A, B ou C, dependendo da configuração. Estas rotações permitem que a ferramenta ou a peça se incline e rode, o que significa que a ferramenta pode atingir ângulos que são impossíveis com uma máquina de 3 eixos.
Esta liberdade extra permite que a máquina corte caraterísticas em todos os lados de uma peça sem a reposicionar.
Maquinação de 5 eixos simultânea vs. indexada
Há duas formas de funcionamento de uma máquina de 5 eixos: simultânea e indexada.
A maquinagem simultânea de 5 eixos movimenta os cinco eixos em simultâneo. Isto é utilizado para formas muito complexas, como pás de turbinas ou implantes médicos. Permite que curvas suaves e caraterísticas detalhadas sejam cortadas numa só passagem.
A maquinagem indexada de 5 eixos move a peça para uma posição fixa primeiro, depois corta com movimento de 3 eixos. É mais simples, mas continua a reduzir as configurações. Isto é útil para peças que necessitam de cortes de vários ângulos, mas não todos ao mesmo tempo.
Ambos os métodos melhoram a eficiência. A escolha depende do grau de complexidade da peça.
Como é que a máquina se move durante as operações?
Durante a maquinagem, a ferramenta ou a peça roda e desloca-se com base no percurso programado. O torno pode rodar a peça de trabalho enquanto a cabeça de fresagem se inclina e corta em diferentes ângulos.
Por exemplo, o fuso pode rodar uma peça enquanto a torreta fresa caraterísticas na lateral. Os eixos rotativos inclinam a ferramenta para cortar superfícies angulares. O controlador mantém todos os movimentos em sincronia.
Esta coordenação permite que um torno de 5 eixos crie peças com curvas, inclinações e furos em ângulos estranhos - tudo numa única configuração.
Fluxo de trabalho de configuração e operação
O funcionamento de um torno de 5 eixos requer planeamento, configuração e controlo cuidadoso. Cada passo afecta a precisão da peça e a velocidade de maquinação.
Preparação da peça de trabalho e das ferramentas
Comece por escolher a matéria-prima correta. A peça em bruto deve ser suficientemente grande para ser maquinada, mas não demasiado grande. Fixe-o no mandril ou no dispositivo de fixação com um aperto firme. Uma fixação deficiente pode causar vibração ou movimento.
Em seguida, selecione ferramentas para torneamento e fresagem. Utilize suportes de ferramentas que correspondam ao fuso e à torreta da máquina. Verifique novamente os comprimentos das ferramentas e as condições das pastilhas. As ferramentas gastas reduzem a precisão e aumentam a probabilidade de falha durante o corte.
Defina os desvios da ferramenta com precisão. Os desvios incorrectos podem levar a colisões ou a peças de refugo.
Programação com software CAM
Criar o percurso da ferramenta utilizando o software CAM (Computer-Aided Manufacturing). O software traduz o desenho da peça em instruções precisas para a máquina.
Para o trabalho em 5 eixos, a orientação da ferramenta deve corresponder à superfície da peça em todos os pontos. Para tal, é necessário definir corretamente os ângulos de rotação dos eixos e as taxas de avanço.
O software CAM também define as mudanças de ferramenta, as velocidades do fuso e a utilização do líquido de refrigeração. Este passo é fundamental para peças complexas. Qualquer erro aqui pode causar maus resultados ou falhas.
Simulação do percurso da ferramenta e prevenção de colisões
Antes de enviar o código para a máquina, execute uma simulação completa utilizando o software CAM. Isto mostra como a ferramenta se move e se pode bater em alguma coisa.
Atenção a problemas como:
- Colisões do porta-ferramentas com a peça ou com o corpo da máquina
- Movimentos rápidos que ultrapassam os limites
- Caraterísticas perdidas devido a má orientação
Ajuste o percurso da ferramenta ou os limites da máquina conforme necessário. Uma boa simulação ajuda-o a detetar problemas atempadamente, antes que estes causem tempo de inatividade ou falha da peça.
Monitorização e ajustes em tempo real
Quando o programa estiver a funcionar, monitorize a operação de perto. Verifique se existem sons invulgares, desvios da ferramenta ou acabamentos de superfície deficientes. Estes podem indicar desgaste da ferramenta ou erros de programação.
Atualmente, muitas máquinas têm sensores que verificam as cargas, as temperaturas e a vibração do fuso. Estes dados podem ser utilizados para afinar as velocidades ou os avanços.
Se o trabalho for executado em grande volume, reveja as primeiras partes antes de continuar. Faça pequenas alterações em tempo real para melhorar a precisão ou a velocidade. Manter o processo estável durante a primeira execução ajuda a reduzir os problemas em lotes futuros.
Vantagens da utilização de um torno de 5 eixos
Os tornos de 5 eixos oferecem vantagens claras em termos de precisão, velocidade e flexibilidade. Estas vantagens ajudam as lojas a manterem-se competitivas e a satisfazerem exigências de produção mais rigorosas.
Precisão e acabamento de superfície melhorados
Uma vez que a peça permanece numa configuração, há menos hipóteses de erros causados pelo reposicionamento. A ferramenta pode alcançar várias superfícies de uma só vez, melhorando o alinhamento e mantendo as tolerâncias apertadas. Além disso, os movimentos suaves da ferramenta a partir de cinco eixos criam melhores acabamentos de superfície.
Tempo de configuração e reposicionamento manual reduzidos
As máquinas tradicionais necessitam frequentemente de várias configurações para alcançar todos os lados de uma peça. Cada reposicionamento acrescenta tempo e aumenta a probabilidade de erros. Um torno de 5 eixos reduz ou elimina estes passos extra. Maquina caraterísticas complexas numa só passagem.
Maior complexidade de peças com menos operações
Superfícies curvas, cavidades profundas e ângulos estranhos são difíceis de maquinar com ferramentas normais. Mas um torno de 5 eixos pode lidar com isso com facilidade. Pode conceber peças com formas mais avançadas - sem as dividir em passos separados.
Custos de produção mais baixos ao longo do tempo
Embora as máquinas de 5 eixos custem mais à partida, poupam dinheiro a longo prazo. Menos configurações significam menos equipamentos e menos trabalho manual. Ciclos mais rápidos e melhores rendimentos reduzem as taxas de refugo. E a elevada repetibilidade reduz os custos de inspeção e de retrabalho.
Desafios e Limitações
Mesmo com muitas vantagens, os tornos de 5 eixos apresentam desafios. As oficinas devem planear cuidadosamente antes de adicionar um ao seu fluxo de trabalho.
Elevado custo de investimento inicial
Os tornos de 5 eixos são mais caros do que as máquinas normais. O custo inclui a própria máquina, controlos avançados e ferramentas de configuração. Alguns modelos também necessitam de fixações e acessórios personalizados, o que pode ser um desafio para pequenas lojas ou empresas em fase de arranque com orçamentos limitados.
Necessidade de um operador qualificado
A operação de um torno de 5 eixos não é simples. Requer experiência em programação CNC, configuração da máquina e inspeção de peças. Nem todos os maquinistas possuem este conjunto de competências, e encontrar e formar pessoal qualificado requer tempo e dinheiro.
Complexidade do software e da programação
A programação para maquinagem de 5 eixos é mais difícil do que para 3 eixos. O software CAM deve lidar com a inclinação, rotação e trajectórias multi-ângulo da ferramenta. Pequenos erros nos ângulos ou no comprimento da ferramenta podem causar uma falha. O software é mais caro e necessita de um computador rápido para efetuar simulações.
Aplicações em todos os sectores
Os tornos de 5 eixos são utilizados em muitos sectores. Estas máquinas ajudam a fabricar peças que necessitam de tolerâncias apertadas e acabamentos suaves em menos passos.
Aeroespacial
As peças aeroespaciais têm frequentemente superfícies curvas, contornos complexos e ajustes apertados. Os tornos de 5 eixos podem maquinar pás de turbinas, caixas e componentes estruturais sem deslocar a peça entre configurações. Isto reduz os erros e garante um melhor equilíbrio e resistência.
Médico
As peças médicas são pequenas, detalhadas e muitas vezes feitas de materiais resistentes como o aço inoxidável ou o titânio. Um torno de 5 eixos pode cortar parafusos de ossos, ferramentas cirúrgicas e implantes com elevada precisão.
Automóvel
Os fornecedores do sector automóvel utilizam tornos de 5 eixos para peças do motor, componentes da transmissão e suspensão. Estas peças requerem frequentemente maquinação a partir de vários ângulos. Com menos configurações, as oficinas podem reduzir os prazos de entrega e satisfazer as necessidades de produção de grandes volumes.
Defesa e Energia
Nos sectores da defesa e da energia, os componentes enfrentam frequentemente ambientes agressivos. As peças têm de ser resistentes, precisas e fiáveis. Os exemplos incluem peças de mísseis, componentes do sistema de combustível e conectores. Os tornos de 5 eixos lidam com materiais exóticos e produzem formas complexas que cumprem normas de qualidade rigorosas.
Comparação de tornos de 5 eixos com outras máquinas CNC
Compreender como os tornos de 5 eixos se comparam com outras máquinas ajuda-o a decidir o que melhor se adapta ao seu fluxo de trabalho.
Fresagem de 3 eixos vs. Torneamento de 5 eixos
Fresagem de 3 eixos utiliza movimentos lineares X, Y e Z para cortar uma peça de trabalho fixa. É adequado para peças planas, ranhuras e contornos simples. Mas tem dificuldades com caraterísticas angulares ou peças com geometria complexa.
O torneamento de 5 eixos combina fresagem e viragem. Acrescenta dois eixos rotativos, permitindo que a ferramenta ou a peça se incline durante o corte. Isto permite o acesso a mais lados da peça numa única configuração.
As fresadoras de 3 eixos podem necessitar de jogosA máquina pode ser usada para trabalhar com mais trabalho do que um torno de 5 eixos pode fazer numa única operação.
Quando escolher a maquinagem multieixos？
Escolha a maquinagem de 5 eixos quando:
- As peças têm caraterísticas em vários lados
- Necessita de um elevado acabamento superficial e precisão
- O reposicionamento implicaria um risco ou um tempo acrescido
- A geometria inclui cortes inferiores ou curvas
- A velocidade de produção e a repetibilidade são importantes
Para peças simples e planas ou orçamentos reduzidos, as máquinas de 3 eixos continuam a funcionar bem. No entanto, quando a peça se torna mais complexa, um torno de 5 eixos poupa tempo, aumenta a qualidade e reduz o custo por peça.
Dicas para selecionar o torno de 5 eixos correto
A escolha da máquina certa depende do tipo de peças que fabrica e da sua configuração atual. Eis alguns factores-chave para orientar a sua decisão.
Considerar a geometria e o tamanho da peça
Comece por examinar as formas e tamanhos das suas peças. Se as suas peças necessitarem de cortes em vários lados, cavidades profundas ou orifícios angulares, um torno de 5 eixos pode ser a opção correta.
Verifique o diâmetro máximo de torneamento e o alcance da fresagem. A máquina deve ser capaz de lidar com as suas peças maiores sem atingir os limites do eixo.
Além disso, evite comprar demasiado. Um modelo compacto de 5 eixos pode ser mais económico se a maioria das peças forem pequenas e simples.
Avaliar requisitos de tolerância e de superfície
Alguns trabalhos exigem tolerâncias apertadas e acabamentos suaves. Um torno de 5 eixos de alta precisão pode ajudá-lo a cumprir estas especificações em menos configurações.
Verifique a classificação de repetibilidade da máquina. Se o seu trabalho assim o exigir, procure opções como fusos de alta velocidade, controlo térmico e sistemas de monitorização de ferramentas.
Quanto melhor for o controlo e a estabilidade da máquina, mais fácil será atingir os seus objectivos de precisão.
Avaliar a capacidade do chão de fábrica e a competência do operador
As máquinas de 5 eixos necessitam de espaço, energia e ambientes limpos. Certifique-se de que a sua oficina tem espaço para a instalação, carrinhos de ferramentas e sistemas de refrigeração.
Além disso, reveja a experiência da sua equipa se os operadores forem novos na maquinagem de 5 eixos e planeie a formação. Algumas máquinas têm interfaces fáceis de utilizar, mas o software CAM requer conhecimentos e cuidados.
A curva de aprendizagem pode atrasar a produção e aumentar os custos se a sua equipa não estiver preparada.
Conclusão
Um torno de 5 eixos combina torneamento e fresagem para criar peças complexas em menos configurações. Move-se ao longo de cinco eixos para cortar caraterísticas em diferentes ângulos com elevada precisão, reduzindo o reposicionamento manual, encurtando o tempo de produção e melhorando o acabamento da superfície.
Procura um parceiro de maquinagem fiável com capacidades de 5 eixos? Envie-nos os desenhos das suas peças ou os detalhes do seu projeto - os nossos engenheiros estão prontos a ajudar.
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.
