Las piezas con características angulares, detalles en varios lados o patrones radiales son una molestia de fabricar con el mecanizado tradicional de 3 ejes. Hay que realizar varias configuraciones manuales, lo que consume tiempo, introduce errores de posicionamiento y acumula tolerancias hasta que la precisión dimensional desaparece.
En Yijin Hardware, nuestros 4 ejes Mecanizado CNC soluciona todo esto añadiendo capacidad de rotación (el eje A) a los movimientos estándar X, Y y Z, de modo que podemos mecanizar todos los lados de su pieza en una sola configuración, alcanzando tolerancias tan ajustadas como ±0,015 mm en aleaciones de aluminio.
Principales conclusiones
- El CNC de 4 ejes añade la rotación del eje A alrededor del eje X a tres ejes lineales (X/Y/Z), lo que permite un acceso a la pieza de trabajo de 360° sin necesidad de reposicionamiento.
- Alcanza una tolerancia de ±0,015 mm en aluminio, ±0,020 mm en acero, con un acabado superficial Ra 0,4 μm estándar.
- Elimina las múltiples configuraciones necesarias para el mecanizado en 3 ejes de varias caras, lo que reduce los errores de posicionamiento y el apilamiento de tolerancias.
- Instalaciones con certificación ISO 9001 e IATF 16949 para aplicaciones aeroespaciales, de automoción, médicas e industriales.
- Las funciones de indexación y de continuo permiten manejar desde funciones de rotación sencillas hasta formas 3D muy complejas.
¿Qué es el mecanizado CNC de 4 ejes?
Una máquina CNC de 4 ejes funciona sobre cuatro ejes: tres ejes lineales (X, Y, Z) más un eje giratorio (eje A) que gira alrededor del eje X. Este tipo de mecanizado permite girar la pieza 360°, lo que permite que las herramientas de corte accedan a varias caras de la pieza sin necesidad de reposicionamiento manual. El eje adicional permite crear piezas complejas imposibles con máquinas de 3 ejes (sólo movimiento lineal) y se diferencia de las máquinas de 5 ejes (que añaden el eje B y la rotación del eje C).
Según PMC, las velocidades de avance optimizadas en el mecanizado de 4 ejes reducen la fuerza sobre las herramientas en casi 30%, lo que ayuda a que las herramientas duren más y mejora la calidad, aunque puede hacer que el corte lleve un poco más de tiempo.
Componentes principales y tecnología CNC
El sistema incluye un husillo CNC que sujeta la herramienta de corte, una mesa giratoria o una fijación de lápida que sujeta los componentes y una unidad de control que ejecuta software CAM. Utilizamos programas CAM como Mastercam, Fusion 360 y SolidWorks CAM para generar instrucciones de código G. Estos programas coordinan el movimiento simultáneo en los cuatro ejes diferentes con una precisión medida en milésimas de milímetro, lo que proporciona a los operarios un control total sobre el proceso de mecanizado.
| Tipo de máquina | Uso principal | Ventajas clave |
|---|---|---|
| Fresadora de 4 ejes | Cortes en ángulo, ranuras, características complejas | Más versátil para geometrías complejas |
| Torno CNC de 4 ejes | Operaciones de torneado con características radiales | Excelente para piezas cilíndricas con orificios transversales |
| Fresadora CNC de 4 ejes | Piezas grandes, carpintería | Manipulación eficaz de piezas de gran tamaño |
¿Cómo funciona el mecanizado CNC de 4 ejes?
El mecanizado CNC de 4 ejes funciona mediante un movimiento coordinado en el que el eje de rotación hace girar la pieza mientras el husillo se desplaza por los ejes X, Y y Z a la vez que gira para cortar el material. El sistema posiciona las piezas en ángulos precisos, deteniéndose en posiciones fijas (modo indexado) o girando continuamente durante el corte. Los programas de código G controlan estos movimientos sincronizados, con la trayectoria de la herramienta optimizada para una eliminación eficaz del material.
El proceso de fabricación
Programación de CAD a CAM Los ingenieros crean diseños y modelos 3D que se convierten a formatos como STEP o IGES. El software CAM genera trayectorias de herramientas calculando los ángulos de los ejes de rotación coordinados con el movimiento lineal, optimizando las velocidades de corte y los avances.
Configuración y ejecución de la máquina: Montamos los componentes en mesas giratorias o dispositivos de fijación tipo tombstone capaces de sujetar piezas de hasta 762×500×508 mm. La herramienta de corte se aproxima a la pieza desde múltiples ángulos a medida que se produce la rotación. Las máquinas continuas giran durante el corte para perfiles de leva y características helicoidales, mientras que las máquinas indexadoras se bloquean en ángulos específicos entre cortes.
Verificación de la calidad La inspección CMM (máquina de medición por coordenadas) verifica las dimensiones críticas. Implementamos el control estadístico de procesos (SPC) para las series de producción, documentando las mediciones que confirman el cumplimiento de las tolerancias según las normas ISO 9001:2015.
¿Qué hace que el mecanizado en 4 ejes sea mejor que en 3 ejes?
La diferencia entre 3 ejes y 4 ejes radica en el eje giratorio adicional que consolida múltiples operaciones en una única configuración. Esta configuración de máquina de ejes elimina el tiempo de reposicionamiento y evita errores de apilamiento de tolerancias. Las piezas con características en 4 caras se completan más rápido porque todas las operaciones se realizan desde una única referencia de referencia, con una reducción de la preparación que ahorra entre 15 y 30 minutos por preparación eliminada.
Ventajas de precisión y capacidad
- Aluminio Aleaciones (6061-T6, 7075-T6): ±0,015 mm de tolerancia
- Acero inoxidable (304, 316, 17-4PH): ±0,020 mm de tolerancia
- Titanio (Ti-6Al-4V): ±0,018 mm de tolerancia
- Acabado superficial: Ra 0,4 μm estándar
El eje adicional permite mecanizar geometrías imposibles con tres ejes:
- Orificios en ángulo en cualquier orientación más allá de los planos perpendiculares
- Características helicoidales, como canales en espiral que requieren una rotación continua
- Lóbulos de leva con perfiles que cambian continuamente
- Piezas de varias caras con relaciones angulares precisas
- Socavados accesibles sólo desde ángulos de aproximación específicos de la herramienta
¿Qué piezas requieren mecanizado CNC de 4 ejes?
El mecanizado multieje resulta esencial para componentes con características angulares no perpendiculares a los planos primarios, piezas cilíndricas con características radiales y carcasas con características en tres o más caras. Esta avanzada capacidad de mecanizado abre nuevas posibilidades para producir álabes de turbina, árboles de levas, instrumentos quirúrgicos y soportes complejos que requerirían costosas fijaciones en máquinas CNC de ejes más sencillos.
- Aeroespacial Componentes: Álabes de turbina, impulsores, soportes estructurales de titanio Ti-6Al-4V y aluminio 7075-T6
- Automoción Piezas: Carcasas de transmisión, componentes de motor que requieren la certificación IATF 16949
- Médico Dispositivos: Instrumental quirúrgico, implantes ortopédicos de acero inoxidable 316L biocompatible con trazabilidad ISO 13485
- Equipos industriales: Cuerpos de válvulas, componentes de bombas de aleaciones resistentes a la corrosión
¿Qué materiales funcionan con el mecanizado CNC de 4 ejes?
Este tipo de mecanizado admite metales como aleaciones de aluminio (6061-T6, 7075-T6, 2024, 5052), aceros inoxidables (304, 316, 17-4PH), grados de titanio (Ti-6Al-4V, comercialmente puro), latón C360, cobre C110, y herramienta aceros (4140, 4340, A2, D2). Plásticos técnicos como el Delrin, PEEK, nylon, PTFE y policarbonato también máquina con éxito.
| Categoría de material | Grados específicos | Tolerancia | Aplicaciones |
|---|---|---|---|
| Aleaciones de aluminio | 6061-T6, 7075-T6, 2024 | ±0,015 mm | Aeroespacial, electrónica |
| Acero inoxidable | 304, 316, 316L, 17-4PH | ±0,020 mm | Medicina, marina |
| Titanio | Ti-6Al-4V, titanio CP | ±0,018 mm | Aeroespacial, implantes |
| Plásticos técnicos | Delrin, PEEK, Nylon | ±0,030 mm | Aisladores, casquillos |
Proporcionamos certificaciones de materiales, incluidos informes de pruebas de laminación (MTR), certificados de conformidad y aprovisionamiento conforme a DFARS que cumplen las normas ASTM.
¿Cómo garantizamos la calidad en el mecanizado en 4 ejes?
Garantizamos la calidad mediante sistemas de gestión de la calidad con certificación ISO 9001:2015 y certificación IATF 16949 para automoción. Cada pieza se somete a una inspección CMM que verifica las dimensiones críticas con una precisión de ±0,015 mm. El control estadístico de procesos (SPC) supervisa las tiradas de producción y realiza un seguimiento de las mediciones para identificar desviaciones dimensionales antes de que las piezas queden fuera de los límites de tolerancia.
Nuestros maquinistas poseen certificaciones NIMS (National Institute for Metalworking Skills) que validan su competencia práctica en la configuración, programación y funcionamiento de CNC. Estas credenciales reconocidas por la industria garantizan una calidad constante en todos los turnos, cumpliendo requisitos que van desde las normas aeroespaciales AS9100 hasta las especificaciones de dispositivos médicos ISO 13485.
¿Cuál es la diferencia entre indexación y 4 ejes continuos?
El mecanizado de 4 ejes indexado gira a posiciones angulares fijas (0°, 90°, 180°, 270°), bloquea la posición y, a continuación, mecaniza los elementos antes de girar al siguiente índice. Mecanizado continuo de 4 ejes, en el que los dos ejes (uno lineal y otro de rotación) o más funcionan de forma independiente, giran suavemente durante las operaciones de corte, y el eje de rotación se coordina con el movimiento X/Y/Z para crear características helicoidales y contornos esculpidos.
Aplicaciones de indexación: Soportes multilaterales, piezas cilíndricas con perforaciones radiales, alojamientos rectangulares con cavidades en cada lado
Aplicaciones continuas: Lóbulos de levas, dientes de engranajes helicoidales, álabes de hélices con contornos retorcidos, cualquier elemento en el que deba producirse la rotación en el eje B o A durante el corte.
El mundo del mecanizado CNC muestra que aproximadamente 70% de las piezas que requieren capacidades superiores a 3 ejes funcionan con el modo de indexado, que ofrece una programación CAM más sencilla.
¿Está listo para iniciar su proyecto de mecanizado CNC de 4 ejes?
En Yijin Hardware, combinamos los sistemas de calidad certificados ISO 9001 e IATF 16949 con la avanzada tecnología CNC de 4 ejes para ofrecer piezas de precisión que cumplen las normas aeroespaciales, de automoción y de dispositivos médicos. Nuestro experimentado equipo de ingeniería ofrece análisis gratuitos de diseño para fabricación, identificando oportunidades para optimizar sus diseños para una producción eficiente con tolerancias de hasta ±0,015 mm.
Tanto si necesita desarrollar prototipos como series de producción completas, nuestras capacidades de mecanizado en 4 ejes ofrecen la complejidad geométrica y la precisión dimensional que exigen sus aplicaciones. Póngase en contacto hoy mismo con nuestro equipo de ingenieros para hablar de los requisitos de su proyecto y recibir un presupuesto detallado.
Preguntas frecuentes sobre el mecanizado CNC de 4 ejes
¿Cuál es la diferencia entre las máquinas CNC de 3 ejes y las de 4 ejes?
Una máquina de 3 ejes mueve las herramientas de corte a lo largo de tres ejes lineales (X, Y, Z) solamente, mientras que una máquina de 4 ejes añade la capacidad de rotación que hace girar las piezas de trabajo para el acceso a múltiples caras. Esta diferencia fundamental significa que la máquina de 3 ejes requiere el reposicionamiento manual de la pieza para mecanizar las características en varias caras, lo que consume entre 15 y 30 minutos por cambio de configuración. Cada reposicionamiento introduce un posible apilamiento de tolerancias, mientras que los 4 ejes mantienen un único punto de referencia durante toda la producción.
¿Cuál es la diferencia entre las máquinas CNC de 4 ejes y las de 5 ejes?
Decidir entre 4 o 5 ejes depende de la complejidad de la pieza. Una máquina de 4 ejes proporciona rotación alrededor de un eje, mientras que las máquinas de 5 ejes añaden dos ejes de rotación, normalmente el 5º eje proporciona eje B (rotación alrededor de Y) o eje C (rotación alrededor de Z), lo que permite a la herramienta de corte acercarse a la pieza desde prácticamente cualquier ángulo. Los dos tipos principales de configuraciones de 5 ejes inclinan la mesa o inclinan el cabezal del husillo.
¿Cuáles son las desventajas de una máquina CNC de 4 ejes?
Una máquina CNC de 4 ejes conlleva mayores costes de capital en comparación con una máquina de 3 ejes, lo que se traduce en mayores tarifas por hora que pueden hacer que este tipo de mecanizado no sea rentable para piezas sencillas en las que basta con el fresado de 3 ejes. La complejidad de la programación aumenta porque el software debe coordinar cuatro movimientos simultáneos, lo que requiere operarios con formación avanzada en estrategias de trayectorias de herramientas multieje y programación de código G con máquinas CNC como éstas.
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