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O Guia do Engenheiro Mecânico para Usinagem de 5 Eixos

O Guia do Engenheiro Mecânico para Usinagem de 5 Eixos



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O que começou como uma técnica de usinagem de ponta com foco na usinagem de formas complexas, agora mudou para uma tecnologia quase padrão da indústria para otimizar a indústria de fresamento CNC. A usinagem de cinco eixos praticamente reinventou a forma como pensamos sobre o fresamento de peças.

A usinagem com cortadores de 5 eixos permite que os usuários reduzam custos no tempo de usinagem, alcancem maior precisão em peças complexas e melhorem o processo de produção geral. Pode até mudar a forma como as peças são projetadas. Muitos engenheiros mecânicos mudaram seus critérios de projeto em torno desta nova ferramenta, enquanto aqueles que não mudaram podem ainda estar presos no passado.

Usinagem de 5 eixos e fabricação moderna

A maior mudança trazida ao CNC e à indústria de usinagem na história recente foi a informatização e o controle numérico. Com esses recursos, veio a transformação do trabalho dos mecânicos e como os engenheiros projetam para a manufatura. A usinagem controlada por computador trouxe maior capacidade e maior precisão, mas após essa inovação, as limitações na usinagem eram mais mecânicas.

A necessidade de maior precisão mecânica e a capacidade de fresar formas mais complexas deu origem à máquina de 5 eixos, e foi essa busca por uma capacidade aprimorada que levou ao seu surgimento. Como você provavelmente percebeu, a usinagem de 5 eixos foi originalmente usada apenas para peças caras e de alta tolerância, mas tudo isso mudou.

Devido à redução na necessidade de troca de acessórios, maior precisão, o uso de CAD para criar peças fluidas e precisas e a redução no preço, a usinagem em 5 eixos está lentamente se tornando o padrão para toda a fabricação de fresamento. Em alguns casos, a usinagem de 5 eixos é ainda mais barata do que usar uma máquina tradicional de 3 eixos.

Em termos de operação, as máquinas de 5 eixos ganham dois eixos de rotação em relação às máquinas de 3 eixos tradicionais. Isso permite menos mudanças de fixação durante a usinagem e maior precisão em peças complexas. Ele também permite que máquinas controladas numericamente criem designs fluidos e generativos, criados com ferramentas CAD modernas. Devido à economia de tempo com menos trocas de acessórios e uma abordagem mais “manual” para o maquinista, também é freqüentemente mais barato para as oficinas usar a produção de 5 eixos.

O mundo da manufatura está mudando para se adaptar à necessidade de produzir um design computadorizado inovador.

Essas mudanças levaram ao desenvolvimento de impressão 3D e máquinas de 5 eixos. Os engenheiros mecânicos geralmente lidam apenas com projetos e raramente podem passar diretamente para a usinagem e a manufatura. As impressoras 3D trouxeram a fabricação de prototipagem para a área de trabalho dos engenheiros, mas as máquinas de 5 eixos parecem beneficiar apenas os mecânicos, certo? Isso é um tanto verdadeiro, exceto por um aspecto principal -design para capacidade de fabricação.

Repensando o design para o fluxo de trabalho de fabricação

Os fluxos de trabalho e a maneira como as peças são projetadas estão totalmente enraizados no entendimento de como uma peça será fabricada ou, pelo menos, deverá ser fabricada. Embora essa metodologia seja boa, a mentalidade da engenharia pode muitas vezes ficar para trás nas melhorias na indústria de manufatura. Afinal, é difícil ajustar ideias arraigadas sobre design mecânico.

Os engenheiros precisam perceber agora, no entanto, que com a adoção generalizada de máquinas de 5 eixos, a maneira como pensamos sobre a capacidade de fabricação precisa mudar. De acordo com uma pesquisa da Modern Machine Shop, realizada no final de 2015, 38% das principais oficinas de máquinas já usavam máquinas de 5 eixos e quase todas as oficinas tinham recursos de pelo menos 4 eixos. Os principais proprietários de lojas também reconheceram que mesmo peças simples poderiam ser melhor fabricadas em máquinas de 5 eixos, de acordo com o Maquinista americano.

Estudos das tendências de crescimento recentes na indústria de manufatura comprovaram o aumento significativo da usinagem de 5 eixos nos últimos anos. Olhando para trás, muitos questionaram por que mudar de máquinas manuais para máquinas CNC era uma boa ideia e, posteriormente, foram deixados para trás. Os engenheiros precisam reconhecer que o eixo 5 está se tornando um padrão da indústria e ajustar suas considerações de design de acordo.

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Com tudo isso dito, o eixo 5 não é a panaceia para a fabricação moderna em seu estado atual. É simplesmente um catalisador que impulsiona a capacidade de inovar ainda mais. O objetivo de repensar as metodologias DFM é permitir que os engenheiros inovem ainda mais no processo de design e não sejam retidos por ideias anteriores que não são mais relevantes para a indústria.

Depois de repensar o fluxo de trabalho de usinagem e entender que a usinagem de 5 eixos é uma técnica de produção realizável para produzir até mesmo peças simples, podemos começar a tirar proveito das melhorias que essa técnica traz - e são muitas.

A prova está no eixo

O eixo rotacional adicionado, utilizado na usinagem de 5 eixos, traz benefícios muito além do aumento das tolerâncias das peças. 5-Axis.org recentemente executou uma análise de negócios em relação à usinagem de uma peça de 3 eixos padrão com a mesma peça em uma máquina de 5 eixos. Em uma máquina padrão de 3 eixos, a peça exigia 5 horas e 30 minutos de tempo de configuração e quase 20 minutos de tempo de usinagem.

Movendo a operação para uma máquina de 5 eixos, os mecânicos foram capazes de criar a mesma peça com apenas 1 hora e meia de configuração e 13,5 minutos de usinagem. Com um padrão Taxa de US $ 80 / hora para uma oficina mecânica, que economiza o engenheiro ou empresa$ 320 por peça. Extrapolando ainda mais para a produção de 100 partes uma semana, isso é $32,000 em economia a cada semana, simplesmente usando uma máquina de 5 eixos. Muitas lojas reconhecem isso e estão fazendo a troca, mesmo que as máquinas sejam um pouco mais caras.

A prova realmente está no eixo adicional. A flexibilidade adicional gerada por não ter que construir tantos acessórios personalizados ou fazer alterações no meio de uma operação traz benefícios para cada pessoa no ciclo de produção.

Além do custo, a usinagem de 5 eixos também permite que os engenheiros projetem peças mais complexas. O CAD moderno permite a criação de peças complexas e fluidas que podem ser perfeitas para aplicações específicas, mas são difíceis de criar na realidade. A impressão 3D promete nos levar nessa direção eventualmente, mas no momento, ela continua sendo pouco útil para a produção de peças em geral.

Em contraste, a usinagem de 5 eixos é uma abordagem mais prática e imediata para lidar com a capacidade de fabricação de projetos complexos. Por serem capazes de realizar projetos complexos, os engenheiros podem criar um produto com melhor desempenho - talvez até com menos componentes. Esta é uma tecnologia de manufatura disponível agora e que só crescerá no futuro.

Por meio da usinagem de 5 eixos, os engenheiros podem projetar e criar formas com maior complexidade de peças do que nunca, em velocidades mais altas e custos mais baixos.

Avançando com o design

A inovação está no cerne da engenharia e no cerne do futuro da produção. Projetos futuristas no espaço da engenharia estão começando a parecer realistas. As capacidades de manufatura estão avançando rapidamente e os custos de produção estão caindo. Mesmo sem a compreensão de que o eixo 5 só crescerá em utilização de fabricação, os engenheiros precisarão repensar como projetamos hoje, mantendo essa nova ferramenta em mente.

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Pode ter surgido rapidamente, ou talvez alguns engenheiros previram isso, mas agora é a hora de adotar a usinagem de 5 eixos no projeto de engenharia para a metodologia de manufatura. A inovação não vai esperar.


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