Centro de mecanizado vertical CNC de 4 ejes: cómo elegir la máquina adecuada para su taller

Lo que realmente aporta el cuarto eje

En un centro de mecanizado vertical, el cuarto eje casi siempre es una mesa giratoria montada sobre la mesa estándar, que gira la pieza de trabajo alrededor del eje X, que es el eje A. El husillo todavía se desplaza en X, Y y Z. Lo que cambia es que la pieza se puede presentar a la herramienta en ángulo en lugar de soltarla y girarla manualmente.

Indexado (3 1) versus movimiento simultáneo

En el modo indexado, la mesa giratoria posiciona la pieza en un ángulo fijo, la sujeta y se reanuda el corte; el control lo trata como un eje de posicionamiento extra. La salida CAM estándar generalmente cubre esto y la unidad rotativa solo necesita una precisión de posicionamiento sólida.

En el modo simultáneo, el eje A se mueve mientras la herramienta está en el corte, que es como se generan perfiles envueltos, puertos en espiral y formas de leva en una pasada continua. Eso exige un posprocesador que entienda la cinemática rotativa, un control con el accionamiento rotativo integrado en lugar de agregado más tarde, y un programador que haya ejecutado trabajos de cuatro ejes antes.

Diseño vertical u horizontal

Un cuarto eje en una máquina vertical sostiene la pieza sobre un eje giratorio horizontal debajo de un husillo vertical: los accesorios permanecen visibles, las virutas caen limpias y las herramientas son estándar. Una máquina horizontal con paleta giratoria alcanza más caras por pasada y limpia mejor las virutas de los orificios profundos, pero cuesta más y normalmente necesita un accesorio de lápida. Por debajo de un cubo de aproximadamente 500 mm, la vertical suele ser el punto de partida más económico.

Donde un VMC de 4 ejes se gana el sustento

El trabajo que justifica un cuarto eje rara vez resulta exótico. Se repite y la relación angular entre caras tiene que mantenerse de una parte a la siguiente. Cuatro familias surgen una y otra vez:

• Piezas cilíndricas con superficies fresadas, ranuras y taladros transversales
• Carcasas y colectores con puertos en tres o cuatro caras
• Ejes y manguitos con chaveteros y patrones perforados en ángulos definidos
• Piezas por lotes que actualmente pasan por dos o tres dispositivos dedicados

El cuarto eje rara vez acorta el corte. Elimina la configuración, y en la configuración es donde desaparece la mayor parte de la tolerancia.

La automoción, las nuevas energías, la fabricación de moldes y el procesamiento de zafiros son los sectores en los que este patrón aparece con mayor frecuencia. El volumen es lo que cambia la aritmética: con unos pocos cientos de piezas al mes, el tiempo ahorrado por pieza supera la flexibilidad de la fijación manual.

Dimensionamiento de la máquina: mesa, unidad giratoria y espacio libre para herramientas

El error de especificación más común es dimensionar la máquina para la longitud de la pieza y olvidar su oscilación. Una pieza de trabajo de 300 mm de largo y 220 mm de ancho necesita una unidad giratoria que pueda sujetarla, un envolvente giratorio que libre la columna y suficiente recorrido en Z para llegar a la cara superior. Una unidad giratoria de 250 mm puede consumir de 200 a 250 mm de recorrido en Z incluso antes de cargar una pieza.

Cinco números para confirmar antes de realizar el pedido

1. Diámetro de giro de la parte más grande, incluida cualquier placa de fijación que gire con ella.
2. Longitud útil de la mesa que queda una vez montados la unidad giratoria y el contrapunto
3. Recorrido Z restante con la unidad giratoria instalada, medido hasta la parte superior de la parte más alta
4. Interferencia entre el almacén de herramientas, el recinto y la pieza oscilante, comprobada con una carga de herramienta completa
5. Rutas de refrigerante y virutas alrededor del cuerpo giratorio, donde se acumulan los finos y comienza la deriva térmica.

Una máquina de 1270 mm con un cambiador automático de herramientas es un punto medio común: suficiente recorrido X para una mesa giratoria y un contrapunto uno al lado del otro, suficiente Z para despejar el cuerpo giratorio y un cargador lo suficientemente profundo para terminar un programa mixto de taladrado y fresado sin parar.

Fijación, tolerancia y costes que nadie presupuesta

Un eje giratorio es tan preciso como la forma en que se sujeta la pieza. Entre los centros se adaptan los ejes; un mandril de tres mordazas o un tornillo de banco autocentrante son adecuados para cilindros cortos; una placa frontal con nidos personalizados se adapta a piezas de fundición incómodas. Cada elección cambia la cantidad de pieza que cuelga sin soporte, y la longitud sin soporte se muestra como vibración.

La precisión rotatoria se expresa en segundos de arco y vale la pena realizar esa conversión a mano. Un eje giratorio con una precisión de 15 segundos de arco, medido en un radio de 300 mm, contribuye aproximadamente con 0,02 mm de error tangencial antes de que se agregue el error del husillo, el crecimiento térmico o el desgaste de la herramienta. En una llamada de posición real de 0,05 mm, eso ya representa una gran parte del presupuesto.

La rotación continua también calienta la unidad giratoria. Una tabla que se indexa varias veces por ciclo se mantiene cerca de la temperatura ambiente; uno que interpola durante veinte minutos se desplaza, y la deriva aterriza en la relación angular entre las características. Las máquinas construidas para ese trabajo transportan más masa en la base y la columna, y la historia de la precisión comienza debajo de la tabla, como se explica en Estructuras de base rígidas y precisión de mecanizado. .

Qué verificar con un fabricante de máquinas

Debido a que un centro de mecanizado vertical de cuatro ejes es una configuración más que un artículo de catálogo, la profundidad de la ingeniería es tan importante como la hoja de especificaciones.

• De dónde provienen las piezas fundidas y si la fundición es interna
• Cómo se mecaniza, mide y documenta la alineación de bases, columnas y mesas
• Si la interfaz giratoria, el cableado y los parámetros de control están configurados en fábrica
• ¿Quién da soporte al posprocesador cuando se ejecuta el primer trabajo simultáneo de cuatro ejes?
• Contra qué se prueba la máquina antes del envío y qué registros viaja con ella

Jiangsu Chuangjia Machinery es un constructor con ese tipo de integración vertical. Fundada en 2000 como fabricante de rectificadoras de superficie y ahora parte del grupo Nantong Zhongnan Intelligent Technology, gestiona un parque de producción de unos 100.000 metros cuadrados con más de 380 empleados, incluidos 30 ingenieros superiores y 20 ingenieros de I+D, y opera su propia fundición, taller de chapa y pintura, además de mecanizado y montaje.

su gama de centros de mecanizado verticales Cubre los modelos ZNL1160, ZNL1270, ZNL1580 y ZNL1890 más ZNV1160, ZNV850 y ZNV855, con cambiadores automáticos de herramientas especificados en ZNL1270 y ZNV855. El mismo grupo también construye centros de mecanizado horizontales y de pórtico, centros de roscado y rectificadoras de superficies de precisión.