3-a usinagem do eixo move uma ferramenta de corte ao longo do eixo X, S, e eixos lineares Z. É uma das configurações de fresamento CNC mais utilizadas, e se adapta a peças prismáticas, bolsos, slots, buracos, e superfícies 3D acessíveis. Este guia aborda como funciona, seus benefícios, e quando 4 eixos ou 5 eixos é um ajuste melhor.
O que é usinagem de 3 eixos?
3-usinagem de eixo é fresamento CNC que controla três eixos lineares: X, S, e Z.
A ferramenta ou a mesa se move ao longo destes eixos enquanto a orientação do fuso permanece fixa. Centros de usinagem verticais são o tipo mais comum. As máquinas horizontais utilizam os mesmos três eixos com um fuso horizontal.
Porque o eixo da ferramenta permanece fixo, cada configuração pode usinar recursos acessíveis a partir dessa direção da ferramenta. Recursos em outras orientações podem exigir reposicionamento, luminárias adicionais, ou múltiplas configurações.
Como funciona a usinagem de 3 eixos?
O controlador segue um programa CNC que move a ferramenta ao longo de um percurso.
- O modelo CAD e o desenho definem a geometria e as tolerâncias.
- O programador seleciona cortadores adequados, e o software CAM gera percursos de ferramenta com base na geometria, estratégia de usinagem, e parâmetros de corte.
- O pós-processador gera código G específico da máquina.
- Workholding localiza a peça na máquina.
- A ferramenta corta ao longo de X, S, e Z para o caminho programado.
- A inspeção verifica as dimensões críticas.
Alimentar, velocidade, envolvimento da ferramenta, e rigidez de fixação decidem o resultado. Veja nosso guia para o que é fresamento CNC para o processo mais amplo.
Configurações comuns de máquina para usinagem de 3 eixos
Vários estilos de máquina operam com três eixos lineares.
Estas categorias de máquinas também podem estar disponíveis com eixos rotativos adicionais. A tabela descreve configurações operando em três eixos de usinagem linear.
| Tipo de máquina | Fuso | Uso típico |
| Centro de usinagem vertical | Vertical | Fresamento geral, Bolores, colchetes |
| Centro de usinagem horizontal | Horizontal | Usinagem de produção, peças tipo caixa, evacuação de cavacos |
| Moinho de cama | Vertical | Peças grandes e pesadas |
| Moinho de pórtico | Vertical | Placas e molduras muito grandes |
| Centro de furação e rosqueamento | Vertical | Furos e roscas em velocidade |
| Roteador CNC | Vertical | Folha, painéis, e materiais mais macios |
Compare estilos em fresadoras verticais vs horizontais e 12 tipos de máquinas CNC.
Componentes -chave
Cada componente afeta a precisão, repetibilidade, e vida da ferramenta.
- Fuso: segura e gira a ferramenta na velocidade necessária.
- Eixos lineares e guias: posicionar a ferramenta ou mesa.
- Parafusos de esfera e servos: converter comandos do controlador em movimento.
- Controlador: lê o programa e gerencia o movimento, compensações, e mudanças de ferramentas.
- Sistema de feedback ou codificadores: fornecer feedback de posição em máquinas de malha fechada.
- Trocador automático de ferramentas: troca cortadores entre operações.
- Sistema de refrigeração: controla o calor e limpa chips.
- Holding de trabalho: aparecer, mandris, grampos, e luminárias personalizadas.
Rigidez da máquina, desvio do fuso, e a estabilidade térmica limitam a precisão prática de qualquer máquina de 3 eixos.
2.5Usinagem D versus 3D
2.5A usinagem D usina principalmente recursos em níveis Z discretos, enquanto a usinagem 3D usa X coordenado, S, e movimento Z para seguir superfícies contornadas.
Em trabalho 2.5D, a geometria de corte é definida pelo movimento XY em cada profundidade. As características típicas incluem bolsos, slots, buracos, chefes, e contornos planos.
3A usinagem de superfície D geralmente usa fresas de ponta esférica ou de raio de canto, com geometria da fresa e passo lateral selecionados de acordo com o formato da superfície e requisitos de acabamento. Stepover controla a altura visível da vieira, então um acabamento mais fino custa mais tempo de ciclo.
3-Eixo versus 4 eixos versus 5 eixos
Mais eixos adicionam acesso e podem reduzir configurações, mas também acrescentam custos e complexidade.
| Fator | 3-Eixo | 4-Eixo | 5-Eixo |
| Eixos | X, S, Z | Adiciona um eixo rotativo | Adiciona dois eixos rotativos |
| Acesso | Recursos acessíveis a partir de uma orientação fixa da ferramenta | Recursos em torno de um eixo rotacional | Múltiplas orientações e contornos complexos |
| Configurações | Mais para peças multifacetadas | Muitas vezes menos | Muitas vezes menos |
| Programação | Mais simples | Moderado | Mais complexo |
| Custo típico de máquina e programação | Mais baixo | Moderado | Mais alto |
| Melhor para | Peças prismáticas e 2,5D | Eixos e recursos encapsulados | Contornos complexos e relações multifacetadas |
Ver 4-usinagem do eixo CNC e o que é usinagem de 5 eixos para as alternativas.
O que é usinagem de 3+2 eixos?
3+2 usinagem é usinagem posicional de cinco eixos. Dois eixos rotativos posicionam a peça ou ferramenta em um ângulo fixo, então a máquina corta usando três eixos lineares.
Ele pode reduzir configurações em peças multifacetadas sem exigir movimento contínuo e simultâneo de 5 eixos. Os eixos rotativos são definidos uma vez, então o corte prossegue como uma operação de 3 eixos. Isso faz 3+2 um passo intermediário prático entre o trabalho em 3 eixos e o trabalho totalmente simultâneo em 5 eixos.
Benefícios da usinagem de 3 eixos
3-a usinagem de eixos é econômica, amplamente disponível, e confiável para peças prismáticas.
- Muitas vezes, custos de máquina e de programação mais baixos do que a usinagem multieixos para peças adequadas.
- Programação e configuração simples para recursos 2.5D.
- Cinemática de máquina simples e curta, ferramentas rígidas podem suportar remoção eficiente de material.
- Bom controle dimensional, planicidade, e a repetibilidade são alcançáveis em recursos adequados com máquinas apropriadas, ferramentas, fixação de trabalho, e controle de processo.
- Ampla escolha de cortadores, incluindo fresas de topo e cortadores de forma.
- Fixação fácil com tornos, grampos, e pratos.
- A ampla disponibilidade da máquina pode tornar a usinagem de 3 eixos prática para protótipos e produção.
Para geometrias que não se beneficiam do acesso ao eixo rotativo, 3-a usinagem de eixos pode fornecer a precisão necessária com menor complexidade de programação e máquina.
Limitações da usinagem de 3 eixos
A orientação fixa do fuso limita o que uma configuração pode alcançar.
- Cortes inferiores que são inacessíveis a partir da direção fixa da ferramenta podem precisar de ferramentas especiais de corte inferior, configurações extras, ou usinagem em vários eixos.
- Peças multifacetadas precisam de configurações extras, o que adiciona custo e erro de configuração.
- A precisão da configuração cruzada depende dos dados, jogos, e qualidade de fixação.
- Cavidades profundas precisam de ferramentas longas, que desviam e tagarelam.
- Superfícies curvas complexas exigem muitas passagens com pequenos passos.
- Faces angulares podem precisar de acessórios especiais ou de uma máquina diferente.
Esses limites referem-se à contagem de acesso e configuração, não a precisão dos próprios eixos.
Quando escolher a usinagem de 3 eixos
Escolha 3 eixos quando os recursos forem acessíveis a partir de orientações acessíveis e o custo for importante.
- Placas planas, colchetes, e alojamentos com características em duas ou três faces.
- Bolsos, slots, e furos com tolerâncias padrão.
- Moldes e matrizes onde a cavidade é aberta em uma direção.
- Jogos, gabaritos, e placas de ferramentas.
- Protótipos e peças de baixo a médio volume.
- Partes onde uma taxa multieixo é difícil de justificar.
Escolha 4 eixos quando a indexação rotativa ou a usinagem em torno de um eixo rotacional puder reduzir configurações ou melhorar o acesso à ferramenta. Escolha 5 eixos quando geometrias complexas ou relações posicionais multifacetadas se beneficiam de menos configurações.
A vantagem do 5 eixos não é a precisão inerente. Menos configurações podem reduzir erros de transferência de dados e reposicionamento. Ver 3-capacidades de eixo a 12 eixos comparadas.
Diretrizes de projeto para peças de 3 eixos
Projete para acesso à ferramenta e para o número de configurações.
- Mantenha os recursos nos rostos que a ferramenta pode alcançar.
- Evite profundo, bolsos estreitos que precisam de ferramentas longas.
- Use os maiores raios internos práticos.
- Fornece espaço para entrada da ferramenta, alívio, ou geometria de abordagem acessível quando necessário.
- Defina um dado claro para cada configuração.
- Limite tolerâncias rígidas a recursos funcionais.
- Deixe estoque suficiente para a passagem de acabamento.
Reduzir a contagem de configurações pode diminuir o custo de manuseio e fixação e reduzir erros de transferência de dados entre recursos relacionados.
Tolerâncias e acabamento superficial
Não há tolerância universal para usinagem de 3 eixos. A capacidade depende do tamanho do recurso, material, geometria, condição da máquina, fixação de trabalho, ferramentas, estabilidade térmica, contagem de configuração, e inspeção.
Como referência geral qualificada, muitos recursos usinados ficam em torno de ±0,01 a ±0,05 mm. Tolerâncias mais restritas precisam de revisão de engenharia específica para cada recurso. O TOPS Precision pode avaliar recursos críticos selecionados até aproximadamente ±0,005 mm onde a geometria, material, configurar, e permissão de capacidade de inspeção.
O acabamento superficial depende da geometria da fresa, alimentação por dente, velocidade do fuso, esgotamento da ferramenta, material, rigidez, e estratégia de acabamento. Em contornos 3D, o stepover também controla a altura visível da vieira. Especifique Ra apenas onde a rugosidade da superfície for funcionalmente importante. Ver Tolerâncias de usinagem CNC.
Materiais
3-a usinagem de eixos lida com a maioria dos metais e plásticos usináveis.
- Alumínio e muitos tipos de latão são usinados com eficiência, enquanto a usinabilidade do cobre varia de acordo com a liga e a têmpera.
- Aço e aço inoxidável precisam de ferramentas e refrigeração adequadas.
- O titânio precisa de configurações rígidas e corte controlado.
- Plásticos de engenharia como POM, OLHADINHA, e acrílico precisam de cuidados com calor e estresse.
Compare as opções em nosso Materiais de usinagem CNC guia.
Fatores de custo
3-o custo de usinagem do eixo depende das configurações, tempo de máquina, material, e tolerância.
- Configurações: cada configuração adicional adiciona custo de mão de obra e fixação.
- Tempo da máquina: taxa de remoção de material e comprimento do percurso.
- Material: tipo de liga e tamanho do estoque.
- Tolerância: limites mais rígidos precisam de mais cuidado e inspeção.
- Acabamento superficial: acabamentos 3D mais finos precisam de passagens menores.
- Quantidade: custos de configuração distribuídos por todo o lote.
- Inspeção: recursos críticos precisam de tempo de medição.
A taxa da máquina é importante, mas contagem de configuração, tempo de ciclo, fixação, e a inspeção pode ter um efeito maior no custo total da peça para algumas geometrias. Ver Custo de fresamento CNC.
Aplicações por indústria
| Indústria | Peças típicas de 3 eixos |
| Equipamento industrial | Suportes, pratos, alojamentos, jogos |
| Eletrônicos | Gabinetes, dissipadores de calor, painéis |
| Equipamento médico | Caixas de dispositivos, componentes do instrumento |
| Automotivo | Suportes, componentes do protótipo, ferramentas |
| Fabricação aeroespacial | Jogos, ferramentas, colchetes, alojamentos, componentes do protótipo |
| Produtos de consumo | Protótipos, Bolores, hardware personalizado |
perguntas frequentes
O que é usinagem de 3 eixos?
É o fresamento CNC que move a ferramenta ao longo do X, S, e eixos lineares Z.
Qual é a diferença entre usinagem de 3 eixos e 5 eixos?
3-eixo usa três eixos lineares. 5-eixo adiciona dois eixos rotativos para orientações complexas e muitas vezes menos configurações.
A usinagem de 3 eixos pode cortar superfícies curvas?
Sim. Coordenado X, S, e o movimento Z segue superfícies contornadas. É mais lento que 5 eixos para superfícies complexas.
A usinagem de 3 eixos pode cortar cortes inferiores?
Alguns cortes inferiores podem ser usinados em uma fresadora de 3 eixos com fresas especializadas se o acesso à ferramenta estiver disponível. Rebaixos inacessíveis podem exigir outra configuração, fixação especial, Música eletrônica, ou usinagem em vários eixos.
Quão precisa é a usinagem de 3 eixos?
Não existe uma tolerância única para todas as usinagens de 3 eixos. A precisão depende da capacidade da máquina, tamanho do recurso, geometria, material, ferramentas, fixação de trabalho, estabilidade térmica, contagem de configuração, e inspeção. Recursos restritos devem ser revisados individualmente.
3 eixos é mais barato que 5 eixos?
Para peças simples, 3-a usinagem de eixos costuma ser mais econômica porque a complexidade da máquina e da programação é menor. Para peças multifacetadas, 5-usinagem de eixo pode reduzir acessórios, configurações, manuseio, e tempo de ciclo. Compare o custo total da peça, não apenas a taxa da máquina.
Quando devo usar 3 eixos em vez de 5 eixos?
Quando os recursos são acessíveis a partir de orientações acessíveis e a peça não precisa de orientações complexas ou relacionamentos multifacetados.
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Envie seu modelo 3D, 2D desenho, material, quantidade, e requisitos de tolerância. Nossos engenheiros revisarão a geometria, conte as configurações, e recomendo 3 eixos, 4-eixo, ou usinagem de 5 eixos antes da cotação.
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