Mecanizado CNC de cinco ejes con mesa giratoria en ángulo

Una de las maneras más confiables para que los fabricantes de máquinas-herramienta mantengan la estabilidad de la pieza de trabajo es construir un marco resistente y pesado y un lecho sólido para reducir los movimientos minúsculos durante el mecanizado que pueden causar la desviación o el castañeo de la herramienta. Sin embargo, las máquinas de cinco ejes tienen un diseño de mesa de trabajo algo menos estable. Esto se debe a la rotación que deben proporcionar para colocar la pieza en diferentes ángulos.

Según Makino, diferentes configuraciones de cinco ejes tienen diferentes beneficios y desafíos a considerar, ya que la inclinación de la mesa de trabajo a lo largo de los ejes A o B puede comprometer la rigidez. Por ejemplo, en ciertas posiciones, una mesa de muñones giratorios puede introducir un apalancamiento que amplifica los micro-movimientos en la pieza de trabajo cuando la herramienta de corte hace contacto, lo que posiblemente provoque una desviación y una vibración. Si bien esta pérdida de rigidez puede ser frustrante, los beneficios en operaciones con contornos complejos y el mecanizado de montaje único son a menudo más que suficientes para justificar la inversión. Sin embargo, Makino desarrolló recientemente la D200Z, que, según se indica, está diseñada para eliminar la necesidad de un compromiso. La compañía presentó la máquina en Amerimold 2018, donde demostró cómo el centro de mecanizado vertical (VMC) del CNC logra un movimiento de cinco ejes a través de un conjunto de dos mesas giratorias integrales, una de las cuales está inclinada en un ángulo de 44.5 grados.

Según la compañía, la inclinación permanente de 44,5 grados es un aspecto crítico de este diseño de mesa giratoria. La placa inclinada gira alrededor del eje B, mientras que la mesa giratoria unida a ella gira a lo largo del eje C, permitiendo en conjunto el mecanizado completo de cinco ejes y el mecanizado 3 + 2. Mientras que un diseño de muñón consiste en realizar grandes oscilaciones que alteran drásticamente el centro de gravedad de la mesa, la D200Z puede girar completamente alrededor de ambos ejes dentro de un área comparativamente pequeña. Esto mejora la estabilidad al mantener un centro de gravedad completamente dentro del diámetro físico de los cojinetes de la mesa. Las principales limitaciones son el tamaño y la masa de la pieza. Si es más grande que 165 libras (75 kg), los beneficios de la mesa giratoria inclinada comienzan a disminuir en comparación con los muñones más grandes o los husillos articulados.

 

Diseñado para fabricación de moldes

La rigidez de la máquina es particularmente importante en aplicaciones de fabricación de moldes. El mecanizado de alta velocidad para tolerancias precisas requiere anticipar la vibración o la desviación para evitar rayar de un costoso molde o matriz. "El diseño de la mesa garantiza que el centro de gravedad esté siempre dentro del rango de captura de los rodamientos", dice Bill Howard, gerente de la línea de productos de Makino. “Por lo tanto, independientemente del ángulo o la posición giratoria deseados, el diseño proporciona y mantiene la solidez y la rigidez, así como un excelente control de movimiento y cinemática”. Al equilibrar la necesidad de mantener la rigidez, el D200Z está diseñado para reducir la vibración y la desviación en mecanizado de moldes, así como otras aplicaciones que requieren alta precisión o tienen geometrías de pieza complejas.

Además, se dice que la mesa giratoria inclinada garantiza un espacio libre suficiente para que el eje acceda a las operaciones críticas de la pieza. Con una superficie giratoria independiente que solo se adhiere al resto de la máquina desde el centro de la parte inferior de la mesa, el husillo está diseñado para acceder fácilmente a los cinco lados de una pieza, y la herramienta de corte puede llegar a las cavidades para fabricación de moldes. La simplicidad geométrica de la mesa también simplifica la evacuación de viruta, ya que moverse a una posición vertical permite que las virutas caigan en un transportador, disponible como una característica estándar.

Una solución compacta

El área de trabajo compacta también reduce el tamaño de la máquina, dejando espacio para los cambiadores de herramientas o celdas de automatización adjuntas. Además, el área de trabajo pequeña y la mesa inclinada reducen la distancia que deben alcanzar los operarios para cargar y descargar las piezas, lo que reduce el costo físico y aumenta la ergonomía para el usuario.

Además, el espacio de trabajo compacto aumenta la velocidad de fabricación. Debido a que la máquina-herramienta es capaz de lograr un movimiento completo de cinco ejes y posicionarse en un área de trabajo pequeña, requiere movimientos relativamente pequeños para alcanzar las orientaciones deseadas. Los pequeños movimientos se traducen en un posicionamiento rápido para la pieza de trabajo.

Programación adecuada

Howard afirma que cualquiera que esté acostumbrado a trabajar con máquinas CNC de cinco ejes no debería tener problemas en la programación de esta. “Creo que cualquier persona familiarizada con cualquier sistema CAD / CAM que genere y evalúe las trayectorias de herramientas para máquinas de cinco ejes no tendría ninguna dificultad en la programación del D200Z”, indica.