¿Necesita esta pieza 5 ejes o 3 ejes? Geometría, amarres, coste y plazo de entrega

Descarte el 5 ejes cuando todas las características son accesibles en una o dos orientaciones

Un amarre fijo de 3 ejes no puede reorientar ni la herramienta ni la pieza, de modo que cualquier característica fuera de las orientaciones accesibles obliga a un reamarrado o a una máquina con eje rotatorio¹⁵.

Si todas las características son accesibles en una o dos orientaciones, la capacidad rotatoria no aporta nada a la pieza⁴.

Las condiciones geométricas que las fuentes citan de forma consistente como exigencia de 5 ejes son las características con ángulos compuestos, los despieces accesibles solo desde varias direcciones, las caras y agujeros no ortogonales, las cavidades profundas, los canales de impulsores y álabes.

Y las superficies esculpidas de forma continua que requieren inclinación del eje de la herramienta^13415161930. Para una pieza prismática que termina en dos amarres o menos y sin GD&T de caras cruzadas, el 3 ejes se describe como considerablemente más rentable y rápido¹⁹.

Contrast su plano con esa lista antes de solicitar un presupuesto en 5 ejes: si no hay ninguna de esas condiciones, la prima del 5 ejes paga una capacidad que la pieza no utiliza⁴²².

Decida entre 3+2 indexado y 5 ejes simultáneo

El 3+2 indexado bloquea los dos ejes rotatorios antes de cortar y después mecaniza como una máquina de 3 ejes en ese ángulo, lo que alcanza agujeros en ángulo, bolsas inclinadas y piezas multicara³¹⁵.

El 5 ejes simultáneo mueve los cinco ejes durante el corte, y eso es lo que hace mecanizables en una sola trayectoria de herramienta las superficies continuamente curvas, los álabes de impulsores, los perfiles aerodinámicos de turbina y los implantes esculpidos¹⁵¹⁹.

La línea divisoria es si el eje de la herramienta debe cambiar mientras la herramienta está cortando: si no debe cambiarlo, el posicionamiento indexado se describe con frecuencia como la ruta más rentable¹⁵¹⁶.

Para muchos componentes de precisión, el 3+2 ofrece la misma precisión dimensional que el 5 ejes simultáneo, a la vez que reduce el tiempo de programación y los costes de fabricación¹⁶. Si todas las características son accesibles mediante posicionamiento indexado, el movimiento continuo de 5 ejes a menudo aporta poco valor adicional¹⁶.

Pregunte a su proveedor cuál de las dos operaciones asume el presupuesto, porque la misma máquina de 5 ejes puede realizar ambas³.

Compruebe si la tolerancia entre caras y la continuidad del datum obligan a un único amarre

Cada reamarrado desplaza ligeramente el datum, de modo que un plano que vincula la posición real o el perfil a través de varias caras es la razón por la que se prefiere el 5 ejes en un solo amarr incluso cuando la geometría por sí sola no lo exigiría¹⁷¹⁹.

Cuando dos o más caras críticas requieren posición real o perfil a través de datums, o el GD&T vincula varias caras entre sí, las fuentes apuntan al 3+2 o al 5 ejes simultáneo y recomiendan una estrategia de datum único para evitar la acumulación de errores del reamarrado¹⁹.

Las tolerancias más estrechas y las superficies más suaves también se benefician del 5 ejes porque la herramienta puede mantener un ángulo de corte óptimo con menos amarres⁴.

Una ruta de 3 ejes rompe el vínculo del datum en cada reamarrado, y por eso los presupuestos multiamarre luchan por mantener las cotas entre caras¹⁷²².

Antes de liberar el plano, marque qué tolerancias cruzan realmente de una cara a otra; esas, y no el número de características, deciden si un presupuesto de 3 ejes en varios amarres puede sostener la pieza¹⁹.

Cuente las orientaciones que necesita una ruta de 3 ejes y presupueste la carga de los amarres

Más orientaciones significan más utillajes, más reamarrados y más inspección en proceso, y contra esos costes se pondera una tarifa horaria más alta del 5 ejes¹⁷²²²³. Cuéntelos antes de comparar tarifas de máquinas.

• ✓Enumere cada cara que lleva una característica mecanizada y la orientación necesaria para alcanzarla.
• ✓Cuente los amarres que necesitaría una ruta de 3 ejes; cuatro amarres es la cifra que una fuente reporta para una pieza compleja.
• ✓Añada la fabricación del utillaje y el tiempo de reamarrado a cada amarr adicional.
• ✓Añada inspección en proceso después de cada reamarrado donde apliquen tolerancias entre caras.
• ✓Compare el coste total de la pieza, no las tarifas horarias de las máquinas, entre las dos rutas.

Decida si el volumen y la complejidad sitúan la pieza donde el coste total del 5 ejes puede ganar

Se reporta que las tarifas horarias del 5 ejes son más altas que las del 3 ejes, pero en piezas complejas menos amarres, menos utillaje y menos scrap pueden compensar esa tarifa^3222324.

Las series de alto volumen de piezas simples favorecen al 3 ejes, que mantiene ciclos cortos y evita software CAM avanzado y operarios muy formados⁴²². Las piezas complejas de volumen bajo a medio favorecen al 5 ejes, que reduce el tiempo de amarr y aumenta la repetibilidad⁴²².

El punto de equilibrio depende de la geometría específica y del volumen de producción, y ninguna fuente ofrece un umbral numérico²². Pida a su proveedor que cotice ambas rutas sobre el mismo plano y la misma cantidad, y compare los totales en lugar de las tarifas³.

Decida si el 5 ejes acorta o alarga el plazo de entrega cotizado

Menos amarres reducen la manipulación y el tiempo de amarr en piezas complejas, pero el plazo de entrega también depende de la fabricación de herramientas y utillajes, del aprovisionamiento del material, del tiempo en cola, del acabado secundario y del reproceso⁴⁵²⁸.

Un taller que solo tiene máquinas de 3 ejes necesitaría varios amarres con utillajes a medida, lo que aumenta el tiempo de programación, de amarr y de producción global²⁸. Para una pieza simple, el amarr en una máquina de 3 ejes puede ser en realidad más rápido que en una de 5 ejes⁴.

El tiempo de máquina es solo una parte del plazo de entrega, así que un ciclo más corto no acorta por sí solo el presupuesto⁵.

Al comparar plazos de entrega, pida al proveedor que desglose el presupuesto en programación, fabricación de utillaje, mecanizado, acabado e inspección, y que indique la posición en cola asumida⁵²⁸.

Compruebe si un proceso alternativo elimina el requisito de 5 ejes

El 3+2 indexado es la alternativa principal que puede eliminar la necesidad de 5 ejes simultáneo en características en ángulo y multicara. Y se describe a menudo como la ruta más rentable cuando no hay superficies de curvatura continua³¹⁵¹⁶.

La fundición y la moldura por inyección de metal son una ruta distinta, con su propio perfil de tolerancia, volumen y plazo de entrega, y el postmecanizado es habitual para las características de tolerancia estrecha²⁹.

La pregunta más importante es si la pieza necesita realmente 5 ejes, o si el 3 ejes o el 3+2 podrían lograr el resultado requerido a menor coste³⁰.

Si su pieza tiene agujeros en ángulo o caras no ortogonales pero sin curvatura continua, solicite un presupuesto 3+2 antes de comprometerse al 5 ejes simultáneo¹⁵¹⁶.

Compruebe que el proveedor de 5 ejes puede certificar e inspeccionar el trabajo

Una afirmación de capacidad no es prueba de que el taller pueda documentar la pieza. Estas comprobaciones cubren la documentación que hay detrás de un presupuesto de 5 ejes.

• ✓Pregunte qué certificaciones ostenta el taller, como ISO 9001 o AS9100D cuando la pieza las requiere.
• ✓Pregunte si el registro ITAR aplica a su plano y quién accederá a los datos.
• ✓Solicite un paquete de inspección de primera pieza para una pieza nueva, una revisión modificada, un material cambiado o un utillaje nuevo.
• ✓Defina qué características necesitan medición en la CMM y cuáles pueden muestrearse.
• ✓Confirme qué registros de inspección recibirá antes de que se corte el material.

Dónde discrepan las fuentes sobre el coste del 5 ejes

Ambas posiciones siguientes están reportadas, y las fuentes no resuelven cuál aplica a su pieza. La última columna le indica qué verificar.

Lo que las fuentes no establecen

• Ninguna fuente ofrece un umbral geométrico cuantitativo (ángulo, profundidad de despiece o relación de aspecto) a partir del cual el 3 ejes se vuelve imposible.
• Ninguna fuente ofrece valores específicos de tolerancia o Ra/Rz que no puedan alcanzarse mediante reposicionamiento en 3 ejes.
• Ninguna fuente ofrece un punto de equilibrio numérico de volumen o tamaño de lote para 5 ejes frente a 3 ejes.
• Ninguna fuente ofrece tarifas horarias absolutas de máquina ni cifras de coste de programación y amarr para 3 ejes frente a 5 ejes.
• Ninguna fuente ofrece una comparación cotizada de plazos de entrega 3 ejes frente a 5 ejes que incluya programación, fabricación de utillaje, disponibilidad de máquina y tiempo en cola.
• Ninguna fuente compara la electroerosión, la forja o la fabricación aditiva como alternativas al 5 ejes.
• Ninguna fuente ofrece especificaciones de precisión o tolerancia específicas de máquinas de 5 ejes, ni requisitos NADCAP.
• Ninguna fuente aporta una regla general para contar las orientaciones requeridas de una pieza arbitraria.