Una de las características más notables de los procesos y herramientas de mecanizado CNC multieje es la adición constante de ejes. Esto describe esencialmente el aspecto en desarrollo de este método de fabricación. En las últimas décadas, las máquinas CNC multieje han evolucionado constantemente, ampliando el alcance de la manufactura y la industria, y creando nuevas posibilidades y usos para los procesos de mecanizado. Desde un punto de vista técnico, los principios del mecanizado multieje son una maravilla de la ingeniería moderna, y habilitar más ejes posibles se ha convertido rápidamente en un objetivo definido.
Con la llegada de la máquina CNC de 7 ejes, mecanizado multieje parecía haber alcanzado el óptimo de esta capacidad técnica. En términos de geometrías, esta configuración multieje puede producir aparentemente cualquier forma compleja. Sin embargo, la complejidad y la precisión son algunas de las características distintivas de la mayoría de las configuraciones de mecanizado multieje, y la característica definitoria de las máquinas CNC de 7 ejes es la velocidad, la consistencia en la repetibilidad, junto con la precisión y la conveniencia. Esto es lo que hace que las máquinas CNC de 7 ejes, así como la mayoría de las configuraciones con un alto número de ejes, sean óptimas para uso en volumen alto y producciones en masa.
Qué es el mecanizado CNC de 7 ejes
Una definición sencilla es una máquina CNC que puede operar en más de 7 ejes (3 ejes de translación para el movimiento de la herramienta de corte, 3 ejes rotatorios que sostienen la pieza de trabajo, y un eje adicional que permite la rotación del brazo que sostiene la cabeza de la herramienta). Esta configuración se relaciona con un paradigma más amplio de multieje sobre el cual se construyó. Las máquinas CNC de 7 ejes pueden realizar esencialmente todas las tareas de sus configuraciones predecesoras con mayor precisión en menos tiempo y tienen capacidades mejoradas adicionales.
El número de ejes en cada configuración se refiere a la cantidad de vectores a lo largo de los cuales la máquina puede girar el husillo o eliminar material (fresado). Asimismo, el mecanizado CNC de 7 ejes define dos configuraciones ligeramente diferentes, que pueden lograr el mismo efecto. Existen centros de mecanizado CNC, que pueden usar una fresadora de 5 o 6 ejes, adaptando su proceso para capacidades de 7 ejes, y luego hay máquinas CNC con capacidad incorporada de 7 ejes, generalmente robots. Ambas configuraciones pueden realizar las mismas tareas, con resultados ligeramente diferentes. En general, el mecanizado CNC de 7 ejes se mejora principalmente respecto a otras configuraciones por sus capacidades adicionales en una sola configuración, velocidad y precisión.
Tipos de mecanizado CNC de 7 ejes
Generalmente hay dos tipos o configuraciones de máquinas CNC de 7 ejes. El primer tipo, que posiblemente sea el más comúnmente adoptado, es el centro de mecanizado con capacidades de 7 ejes. Esto se refiere a un mecanizado CNC, mayormente equipado con máquinas de 5 o 6 ejes, adaptadas para realizar funciones de 7 ejes. Estos centros pueden usar equipos de diferentes fabricantes y son capaces de realizar operaciones de torneado y fresado. Aunque esta configuración puede producir geometrías complejas con el mismo nivel de precisión y es capaz de realizar múltiples tareas, difiere de la máquina CNC de brazo robot de 7 ejes.
La configuración de brazo robot en uso industrial se ha utilizado principalmente para automatizar procesos como soldadura y manejo. Sin embargo, en gran medida debido a los avances recientes en tecnología y fabricación, el uso de brazos robot industriales se ha expandido para incluir también el fabricación CNC y tiene varias ventajas sobre los centros de mecanizado CNC. El brazo robot de 7 ejes está estructurado de manera diferente a las máquinas CNC multieje regulares. Los ejes están integrados en las capacidades de movimiento del brazo robot. Estos brazos robot industriales suelen montarse sobre un riel o un sistema rotatorio para facilitar el movimiento a diferentes áreas de piezas de trabajo grandes.
La diferencia entre el centro de mecanizado y el brazo robot industrial también radica en los materiales soportados por cada configuración. El centro de mecanizado CNC de 7 ejes es compatible con materiales duros y rígidos como la mayoría de los metales, hierro fundido y aluminio, mientras que los brazos robot industriales se usan para materiales frágiles como mármol, resina o plástico.
Diferencia con otras máquinas multieje
El mecanizado CNC de 7 ejes respecto a otras configuraciones es que describe una capacidad en la fabricación y no necesariamente un tipo específico de máquina. Como se mencionó anteriormente, el mecanizado CNC de 7 ejes se realiza principalmente en centros de mecanizado, con equipos y máquinas CNC adaptados para capacidades de 7 ejes. Este método en general es significativamente mejor que otras configuraciones en algunos aspectos. Por ejemplo, la precisión y exactitud, especialmente con piezas y componentes grandes o complejos con tolerancias estrictas, es una de las principales ventajas de los centros CNC de 7 ejes. Aunque las máquinas CNC de 3 o 5 ejes son perfectamente capaces de producir muchas formas complejas, los centros CNC de 7 ejes pueden fabricarlas a una tasa más alta, haciéndolos más óptimos para operaciones con alta demanda.
Como una de las grandes capacidades de la industria moderna, y una inversión costosa, el mecanizado CNC de 7 ejes puede producir excelentes resultados, aunque se usa principalmente para piezas muy complejas. Los centros CNC de 7 ejes pueden variar en tamaño de las piezas de trabajo. Muchos centros pueden trabajar principalmente piezas de tamaño medio, pero también existen centros especializados con más capacidades.
Materiales Compatibles
Como en la mayoría de las configuraciones de mecanizado multieje, el mecanizado CNC de 7 ejes es compatible con muchos materiales dependiendo de la configuración particular. Aunque el mecanizado multieje se usa para materiales rígidos, principalmente metales o hierro fundido, el proceso también puede adaptarse para otros materiales frágiles como plástico o madera. Por ejemplo, los routers CNC todavía se usan con madera y algunos tipos de piedra y espuma de poliuretano.
Esto es diferente en el mecanizado CNC de 7 ejes. Dependiendo de la configuración, el proceso puede adaptarse para ser compatible exclusivamente con materiales duros o frágiles. El centro de mecanizado CNC con capacidad de 7 ejes funciona principalmente con materiales duros (metales, hierro y aluminio). A diferencia de la configuración de brazo robot de 7 ejes, que se usa principalmente con materiales frágiles como resina, plástico, madera o espuma de poliuretano.
Aplicaciones del mecanizado CNC de 7 ejes
Con las capacidades aumentadas, el mecanizado CNC de 7 ejes ahora se utiliza ampliamente en una variedad de industrias con una alta demanda de piezas complejas y sólidas con tolerancias estrictas. Por ejemplo, en la industria automotriz, muchas de las piezas y componentes requeridos pueden producirse ya sea con la ayuda de una máquina CNC de 5 o 6 ejes. Sin embargo, los centros de mecanizado CNC especializados con capacidades de 7 ejes son cada vez más utilizados, ya que pueden producir en mayor volumen. Los brazos robot industriales con capacidades de 7 ejes pueden crear un prototipo completo de automóviles en tiempos excepcionales.
La industria aeroespacial también depende del mecanizado CNC de 7 ejes. Como los aviones requieren muchas piezas grandes o complejas, los centros CNC de 7 ejes pueden producir piezas con los parámetros necesarios. Los centros de mecanizado CNC especializados de 7 ejes incluso pueden producir componentes de tamaño excepcionalmente grande, como alas de aviones y motores a reacción, con alta eficiencia.
Ventajas y Limitaciones
En términos de producción, ambas configuraciones de mecanizado CNC de 7 ejes (centros CNC y brazos robot industriales) son altamente capaces de producir de manera eficiente geometrías muy complejas, lo cual es su principal ventaja sobre otras configuraciones multieje. La velocidad y la compatibilidad con un cabezal de corte u otros parámetros de herramientas es otra característica notable del mecanizado CNC de 7 ejes, así como la configuración única que ofrece. La mayoría de los centros de mecanizado CNC con capacidades de 7 ejes están adaptados para realizar varias tareas como torneado y fresado, lo que evita mover el objeto o detener el proceso. Además, el espacio de trabajo muy preciso y medido de estos centros garantiza una mejor precisión en varias series de piezas fabricadas.
Como en la mayoría de las máquinas CNC multieje, la única limitación es el costo. El mecanizado CNC de 7 ejes es diferente en el sentido de que requiere una estructuración completa de la cadena para funcionar correctamente. Esencialmente, consiste en readaptar las máquinas CNC para que puedan operar con capacidades de 7 ejes. Esto puede ser una inversión costosa. Lo mismo ocurre con los brazos robot industriales de 7 ejes. Los costos aumentados del CNC de 7 ejes también están relacionados con el nivel de habilidad necesario para operar correctamente un centro CNC de 7 ejes.
Conclusión
Hasta la fecha, el mecanizado CNC de 7 ejes sigue siendo uno de los desarrollos más recientes en la industria y la fabricación. El potencial de este método aún está en desarrollo. Este paradigma de mecanizado multieje ha sido sin duda uno de los avances más impactantes en la manufactura, y con las características y capacidades en constante desarrollo, la producción de los fabricantes mejorará significativamente, así como los estándares de calidad y la fiabilidad de la mayoría de los aparatos y equipos técnicos.
El mecanizado CNC de 7 ejes es, con diferencia, una de las configuraciones más avanzadas de mecanizado multieje. Parece capaz de lograr geometrías complejas con mediciones precisas en poco tiempo y con alta eficiencia. Aunque es una tecnología muy costosa, y para muchas operaciones de fabricación, sigue siendo en gran medida inaccesible; es muy probable que esto cambie en el futuro a medida que la tecnología evolucione.
