O que é o 4º eixo de um centro de maquinação vertical?

Está preso a maquinar apenas três lados de uma peça? As configurações múltiplas são terrivelmente lentas e introduzem erros dispendiosos. Um 4º eixo resolve este problema rodando a peça por si.

Um 4º eixo num centro de maquinação vertical é um eixo rotativo, normalmente um eixo A, que roda a peça de trabalho. Isto permite que a máquina aceda a vários lados de uma peça numa única configuração, permitindo cortes complexos como ranhuras helicoidais e caraterísticas de várias faces sem fixação manual.

Muitas pequenas lojas transformam completamente as suas capacidades com esta única atualização. É como passar de um simples berbequim para uma multi-ferramenta. Abre-se um mundo totalmente novo de peças que se podem fabricar. Mas é importante compreender que nem todos os eixos rotativos são iguais. Alguns simplesmente "indexam" ou rodam a peça para uma nova posição a ser maquinada. Outros oferecem um "verdadeiro" movimento de 4º eixo, rodando a peça continuamente enquanto a ferramenta está a cortar. Vamos explicar o que é um 4º eixo e o que pode fazer por si.

Quais são as diferenças entre uma mesa de indexação e a rotação da cabeça do fuso?

Confuso com todos os diferentes tipos de eixos rotativos? A escolha da configuração errada pode limitar a capacidade futura da sua máquina. Vamos esclarecer as duas principais formas de obter um quarto eixo numa VMC.

A principal diferença é a localização e a função. Uma mesa de indexação assenta na base da máquina e roda a peça, normalmente posicionando-a antes de um corte. Uma cabeça de fuso rotativo faz parte do próprio conjunto do fuso e roda a ferramenta, não a peça.

Esta distinção é muito importante porque afecta o tipo de trabalho que se pode fazer. A maior parte dos Máquinas do 4º eixo¹ Vejo nas oficinas a utilização de uma mesa rotativa. É uma forma versátil e comum de adicionar capacidade de rotação. Com uma mesa de indexação, a máquina roda a peça até um ângulo específico, fixa-a no lugar e começa a cortar. Uma cabeça de fuso rotativo é uma solução mais integrada e frequentemente mais rígida, mas altera a mecânica fundamental da máquina. Desloca a ferramenta à volta da peça, o que é ideal para certos trabalhos de alta precisão. Um move a peça para a ferramenta para posicionamento, e o outro move a ferramenta à volta da peça para o corte.

Principais diferenças num relance

Que formas complexas pode um 4º eixo maquinar?

Limitado a peças simples e em blocos na sua máquina de 3 eixos? Os trabalhos mais rentáveis requerem frequentemente formas complexas. Um 4º eixo desbloqueia a capacidade de maquinar estas caraterísticas complexas de forma fácil e eficiente.

Um 4º eixo permite-lhe maquinar formas que envolvem um cilindro. Isto inclui engrenagens helicoidais, roscas de parafusos, sem-fins, árvores de cames e qualquer peça que exija caraterísticas em várias faces angulares, tudo numa única operação de fixação.

No momento em que adiciona esse eixo de rotação, as suas capacidades expandem-se dramaticamente. Em vez de se limitar a mover a peça da esquerda para a direita, para a frente para trás e para cima para baixo, pode agora rodá-la. Esta simples adição é um fator de mudança. Lembro-me de um cliente que fabricava corpos de válvulas. Costumavam ter três configurações separadas na sua máquina de 3 eixos para terminar uma peça. Depois de adicionar um 4º eixo³E fizeram tudo numa única fixação. O seu tempo de produção foi reduzido para metade e a sua precisão aumentou muito, porque eliminaram os erros de fixação. Este é o verdadeiro poder do 4º eixo. É possível fabricar peças com contornos cilíndricos complexos, como pistões e cames, ou peças que necessitam de caraterísticas em muitas faces diferentes, como impulsores ou caixas de motor.

Desbloquear novas geometrias

• Caraterísticas helicoidais e espirais: É aqui que um verdadeiro 4º eixo realmente brilha. Pode criar ranhuras em espiral, sem-fins e roscas, sincronizando a rotação da peça com o movimento linear da máquina.
• Peças prismáticas multifacetadas: Este é um enorme ganho de eficiência. Para uma peça em forma de caixa, pode maquinar o topo e todos os quatro lados sem nunca a desapertar. O 4º eixo apenas roda a peça para apresentar cada nova face à ferramenta.
• Contornos cilíndricos⁴: Permite a maquinação de peças como árvores de cames e peças com bolsas ou ranhuras envolventes. O eixo de rotação ajusta continuamente o ângulo da peça em relação à ferramenta de corte.

Pode ser adicionado um 4º eixo a uma VMC de 3 eixos existente?

Pretende uma capacidade de 4 eixos sem comprar uma máquina totalmente nova? O custo de uma nova VMC pode ser enorme. A boa notícia é que, muitas vezes, é possível atualizar o que já possui.

Sim, normalmente é possível adicionar um 4º eixo a uma VMC de 3 eixos existente, desde que o sistema de controlo da máquina possa suportar um eixo adicional. Isto implica a instalação de uma mesa rotativa na base da VMC e a integração do seu sistema de acionamento e controlo.

Comprar uma máquina de 4 eixos totalmente nova e integrada na fábrica é ótimo, mas é um grande investimento de capital. A readaptação de uma máquina existente proporciona a maior parte dos benefícios por uma fração do custo. A chave é certificar-se de que o controlador da sua máquina tem capacidade para um outro acionamento de eixo. A maioria dos controlos modernos tem essa capacidade. O processo de instalação em si é simples para um técnico qualificado. O técnico aparafusa a unidade da mesa rotativa às ranhuras em T da máquina, passa os cabos para o quadro elétrico e, em seguida, configura o controlo CNC para reconhecer e comandar o novo eixo. É um caminho muito prático para aumentar as capacidades da sua oficina.

Factores-chave para uma atualização

1. Compatibilidade de controlo⁵: Este é o passo mais importante. Deve verificar se o controlador CNC da sua máquina pode suportar física e logicamente um 4º eixo.
2. Instalação mecânica⁶: A mesa rotativa deve caber na base da sua máquina sem interferir com os seus limites de deslocação. Tem de ser aparafusada e meticulosamente alinhada.
3. Integração eléctrica: Um técnico liga o servomotor da mesa rotativa a um acionamento de eixo de reserva no quadro de comando da sua máquina.
4. Configuração de software e parâmetros: O passo final é definir os parâmetros no controlo para que este possa enviar os comandos de movimento corretos e ler o feedback da posição. O seu software CAM também necessitará de um pós-processador que possa emitir código de 4 eixos.

Quando é que uma oficina deve atualizar para um 4º eixo em vez de um VMC de 5 eixos?

Sabe que precisa de mais de 3 eixos, mas até onde deve ir? O salto de uma máquina de 4 eixos para uma máquina de 5 eixos é enorme, tanto em termos de capacidade como de custo, pelo que fazer a escolha certa é fundamental.

Actualize para um 4º eixo quando o seu principal objetivo é reduzir as configurações em peças prismáticas ou caraterísticas da máquina em torno de um único eixo de rotação. Escolha uma máquina de 5 eixos quando tiver de maquinar superfícies complexas e orgânicas que exijam a inclinação simultânea da ferramenta.

Estou sempre a ter esta conversa com donos de lojas. Toda a gente fica fascinada com Maquinação de 5 eixos⁷mas, francamente, a maioria das lojas não precisa dele. Um 4º eixo resolve o maior problema para a maioria das oficinas: reduzir as configurações. Permite-lhe chegar a quatro ou cinco lados de uma peça de uma só vez. Uma verdadeira máquina de 5 eixos acrescenta um outro eixo de rotação, normalmente através da inclinação da ferramenta ou da mesa. Isto é essencial para peças em que a ferramenta precisa de se aproximar da superfície a partir de um número infinito de ângulos, como a maquinação das lâminas complexas de um impulsor ou de uma hélice. Mas esta incrível capacidade vem acompanhada de um aumento acentuado do custo da máquina, da complexidade da programação e do nível de competências do operador. Para a maioria das lojas, um 4º eixo é o investimento mais inteligente e mais rentável.

Fazer a escolha certa

Conclusão

Um 4º eixo é uma ferramenta poderosa que expande a sua gama de maquinação, melhora a precisão e aumenta a eficiência. É muitas vezes o passo seguinte mais prático e rentável para uma oficina mecânica em crescimento que procura assumir trabalhos mais complexos e valiosos.