So wählen Sie eine 5-Achsen-CNC-Fräse für den Formenbau aus

In der Vergangenheit wurden 5-Achsen-CNC-Fräsen für den Bereich der Luft- und Raumfahrt und Hersteller von Stromerzeugungsanlagen gebaut und vermarktet. Allerdings hat die Einführung von 5-Achsen-Bearbeitungszentren für Formenbauer in den letzten Jahren zugenommen. Worauf sollten Sie also achten, wenn Sie eine 5-Achsen-CNC-Fräse für den Formenbau kaufen?

5-Achsen-CNC-Vorteile

Die Implementierung der 5-Achsen-Bearbeitung für den Formenbau bietet viele Vorteile, einige der häufigsten sind:

Weniger Setups verwenden

5-Achsen-Bearbeitung ermöglicht das Fräsen komplexer Formen mit einer Einrichtung statt mit mehreren Einrichtungen, um Maschine, Spindel und Werkzeuge unterzubringen. Dadurch werden Toleranzen zwischen Merkmalen verengt, insbesondere bei Löchern oder Merkmalen mit zusammengesetzten Winkeln.

Dies kann auch die Gesamteinrichtungszeit reduzieren. Eine schnelle Neuausrichtung der Maschine dauert nur wenige Sekunden, während das Umrüsten erheblich länger dauern kann – je nach Komplexität und Teileanforderungen in der Größenordnung von Stunden. 5-Achsen-Maschinen können wertvolle Zeit sparen, die Arbeitszeit verkürzen und Ihnen mehr Geschäfte einbringen.

Mit kürzeren Ausstechern beenden

Vollständige 5-Achsen-Fähigkeiten können die Werkzeugachse um das Teil neigen, was kürzere Fräser und kleinere L/D-Verhältnisse (Länge zu Durchmesser) ermöglicht. Dies trägt dazu bei, Werkzeugvibrationen und -durchbiegungen zu reduzieren, um eine hervorragende Oberflächengüte zu erzielen.

Tiefere Bereiche fräsen

Oft können tiefe Bereiche eines Teils, die von gerade in der Z-Achse schwer zu erreichen sind, gefräst werden, indem die Werkzeugachse gedreht und eine 3+2 durchgeführt wird oder simultaner 5-Achs-Betrieb.

Sparen Sie Zeit und Geld

Die Verwendung kürzerer Fräser ermöglicht oft schnellere Vorschübe aufgrund geringerer Durchbiegung und Vibration. Das 5-Achsen-CNC-Fräsen von tiefen Bereichen und Rippen kann den Bedarf an langsameren EDM-Vorgängen reduzieren und die Lieferzeit verkürzen. Zusammen sparen sie Zeit und Geld im Formenbau.

Insgesamt kann Ihnen die 5-Achsen-Bearbeitung dabei helfen, überlegene Teile mit engeren Toleranzen über wichtige Merkmale hinweg in kürzerer Zeit zu liefern, sodass Ihr Unternehmen wettbewerbsfähig bleiben kann.

3+2 versus simultane 5-Achsen

Bei der Erörterung der 5-Achsen-Bearbeitung ist es wichtig, die Unterschiede zwischen der 3+2-Achsen- und der simultanen 5-Achsen-Bearbeitung zu unterscheiden. Im Allgemeinen hat eine 5-Achsen-CNC-Fräse drei Linearachsen:X, Y und Z. Sie hat auch zwei Drehachsen, entweder A&B, A&C oder B&C. Die Drehachse entspricht der Linearachse. Beispielsweise dreht sich die rotatorische A-Achse um die lineare X-Achse. Die B-Achse dreht sich um Y und die C-Achse dreht sich um Z. Die meisten im Formenbau verwendeten 5-Achsen-Fräsmaschinen sind entweder A&C- oder B&C-Konfigurationen.

3+2-Achsen-Bearbeitung

Die Maschine dreht sich mithilfe der beiden Rotationsachsen in Position und führt dann einen herkömmlichen 3-Achsen-Schnitt durch. Es dreht sich zuerst, dann schneidet es, aber nicht gleichzeitig. Stellen Sie sich dies so vor, als würden Sie einen beliebigen Werkzeugvektor für eine temporäre Arbeitsebene festlegen und von dort aus einen 3-Achsen-Schnitt ausführen. Da Sie einen Arbeitsplatz festlegen, können herkömmliche Festzyklen wie Bohren normalerweise während der 3+2-Achsen-Bearbeitung verwendet werden.

Die 3+2-Achsen-Bearbeitung hat den Vorteil der einfacheren Programmierung. Fusion 360 macht 3+2-Operationen besonders einfach – es gibt einfach ein Kontrollkästchen in jeder Fräsoperation, mit dem Sie das Werkzeug mithilfe einer schnellen Geometrieauswahl, grafischen Griffen oder der Ausrichtung an der aktuellen Ansicht neu ausrichten können. Dieser optimierte Programmieransatz macht es einfach, das Beste aus Ihrer Maschine herauszuholen.

5-Achsen-Simultanbearbeitung

In diesem Modus können die Rotationsachsen gleichzeitig mit den Linearachsen verwendet werden. Das heißt, alle fünf Achsen können gleichzeitig verwendet werden. Gleichzeitig drehen und fräsen. Kontinuierliche Bewegung bedeutet, dass das Werkzeug mit dem Teil in Kontakt bleibt und möglicherweise weniger Rückzüge oder Bereiche zum Überblenden hat.

Fusion 360 bietet auch simultane 5-Achsen-Operationen, um Ihre Kapazität für komplexe Teile zu erhöhen und das Potenzial Ihrer Maschinen voll auszuschöpfen.

Es ist wichtig zu beachten, dass die meisten 5-Achsen-Maschinen etwa 80 Prozent (oder mehr!) der Zeit in der Form 3+2-Achsen-Fräsen ausführen Herstellung. Die simultane Bearbeitung ist bestimmten einzigartigen Anwendungen vorbehalten – normalerweise, wenn 3+2 nicht ausreicht.

Grundlegende Mühlenunterschiede

Es gibt viele verschiedene Arten von 5-Achsen-CNC-Fräskonstruktionen. Für diesen Artikel werden wir es in zwei Hauptgruppen vereinfachen; Drehtisch oder Drehkopf.

Bei Konstruktionen mit Drehtischen wird das Teil auf einem Drehtisch montiert, typischerweise mit einer C-Achsen-Bewegung. Entweder führt der Tisch die andere Drehung aus, wie bei einem Zapfen, oder die Spindel hat eine Drehachse, um eine 5-Achs-Maschine zu vervollständigen.

Designs mit rotierendem Kopf verwenden normalerweise einen Achsschenkel, in dem die Spindel montiert ist. Der Achsschenkel ermöglicht normalerweise zwei Rotationsachsen, typischerweise A&C oder manchmal, aber seltener, B&C.

Einige Vorteile von Drehtischdesigns sind:

• Höhere Steifigkeit als Konstruktionen mit rotierendem Kopf
• Höhere Geschwindigkeit und Leistung als Designs mit rotierenden Köpfen

Einige Vorteile von Rotationskopfkonstruktionen sind:

• Größerer Arbeitsbereich und schwerere Teile als Drehtischdesigns
• Mehr Vielseitigkeit mit Vorrichtungen und mehreren Teilen als Drehtischdesigns

Ganz gleich, für welche Konfiguration Sie sich entscheiden, Fusion 360 programmiert alle auf die gleiche Weise, um die Programmierung unkompliziert zu halten. Wir bieten sogar eine Bibliothek mit schnellen, kostenlosen und vollständig anpassbaren Postprozessoren, damit Sie Ihren G-Code an Ihre Bedürfnisse anpassen und Teile richtig erledigen können.

Größe des Arbeitsbereichs

Eine der wichtigsten Überlegungen beim Kauf einer 5-Achsen-CNC-Fräse ist die Größe des Arbeitsraums. Ein häufiger Fehler ist, beim ersten Mal eine zu kleine Mühle zu kaufen.

Genau wie bei der 3-Achsen-Bearbeitung ist der Z-Verfahrweg der Maschine bei der Bearbeitung von Kavitäten wichtig. Sie benötigen einen ausreichenden Z-Verfahrweg, um das Teil einzupassen, und lange Werkzeuge, um aus dem Teil herauszuziehen. Zusätzlicher Freiraum in einer 5-Achsen-Maschine für Werkzeugrückzüge ist rund um Ihr Teil erforderlich.

Berücksichtigen Sie beim Einkaufen, wenn Sie eine 5-Achsen-Maschine in Betracht ziehen, den größten Teil, den Sie auf der Maschine verwenden würden, und fügen Sie Ihr längstes Werkzeug zu den Abmessungen hinzu um das Teil herum. Dies hilft sicherzustellen, dass Sie eine Mühle mit ausreichend Freiraum kaufen.

Achsenbeschränkungen

Wenn Sie eine 5-Achsen-Fräse in Betracht ziehen, berücksichtigen Sie alle Einschränkungen der Rotationsachsen. Begrenzungen in der Drehung begrenzen, wie viel eines Teils Sie in 5-Achsen fräsen können. Wenn Sie Teile mit Backdraft-Bedingungen fräsen müssen, stellen Sie sicher, dass Ihre 5-Achsen-CNC-Fräse über genügend Rotationskapazität verfügt, um dies zu erreichen.

Wenn Sie eine typische 5-Achsen-Fräse verwenden, finden Sie außerdem heraus, ob die C-Achse irgendwelche Grenzen hat oder nicht. Eine unbegrenzte C-Achse ermöglicht es Ihnen, das Teil während des Fräsens kontinuierlich zu drehen. Stellen Sie sich ein Objekt wie eine Getränkeflasche vor. Mit einer durchgehenden C-Achse können Sie die Flasche weiter drehen, während Sie sie von oben nach unten fräsen, Bereiche hinterziehen und alles.

Maschinen mit Begrenzungen der C-Achsendrehung werden gezwungen, sich vom Teil zurückzuziehen, die Achse abzuwickeln, sich dem Teil erneut zu nähern und mit dem Fräsen fortzufahren . Diese Abwickelbewegungen können einfach wegen der Begrenzungen wertvolle Fräszeit mit Bewegungen in der Luft verschwenden.

Verantwortlicher

Ohne die Fräsmaschinensteuerung haben Sie nur ein großes Stück teures Metall. Seine Aufgabe ist es, Daten vom Encoder an den Linear- und Rotationsachsen zu nehmen und zu steuern, was die Motoren als nächstes tun.

Bei simultanen 5-Achsen muss die Steuerung nicht nur die linearen X-, Y- und Z-Bewegungen genau synchronisieren, sondern auch die Rotation steuern Achsen ebenso. Dies ist schwieriger, wenn sich die Geschwindigkeiten erhöhen, wenn sich die Komponenten weiter vom Rotationszentrum entfernen.

Nicht alle 5-Achsen-Controller sind gleich. Manche synchronisieren besser als andere – manche verlangsamen den Fräsprozess, wenn sie simultan 5-achsig arbeiten. Beim Kauf einer 5-Achsen-CNC-Fräse ist es wichtig, auf die realistischen Geschwindigkeiten zu achten, die im simultanen 5-Achsen-Modus verfügbar sind.

Eine weitere Sache, die Sie beim Kauf einer 5-Achsen-CNC-Fräse beachten sollten, ist, wie gut die Steuerung Arbeitsplätze für die 3+2-Achsen-Bearbeitung einrichtet? Sind alle Festzyklen in jeder Neigung verfügbar? Was ist in der nachbearbeiteten Ausgabe erforderlich, um Thins zu verwalten?

Eine weitere Überlegung ist, ob der Controller eine Möglichkeit hat, RTCP, Rotation Tool Center Point, einzustellen? Hier kennt die Steuerung den Ursprung des Teils in Bezug auf das Rotationszentrum und kann die erforderlichen Bewegungen für das programmierte Teil genau berechnen. Eine Form von RTCP (manchmal auch als TCPM bezeichnet) verwendet normalerweise simultane 5-Achsen, um Formteile fertigzustellen.

Werkzeughalter

Bei Verwendung von Hochleistungsspindeln und -werkzeugen kann das Werkzeughaltersystem die Gesamtsteifigkeit positiv oder negativ beeinflussen. Einige Werkzeughalter-Spannsysteme spannen von der Außenseite des Halters mit nach innen gerichtetem Druck. Andere Systeme klemmen von der Innenseite des Halters mit nach außen gerichteter Kraft. Die letzteren Systeme, die von innen mit nach außen gerichteter Kraft halten, werden durch die Zentripetalkraft der Drehungen von Hochgeschwindigkeitsspindeln unterstützt.

Gerade Wege

Die meisten CNC-Fräsmaschinen verwenden Kugelgewindetriebe, die Kugellager enthalten, um die Reibung zu reduzieren, um die Bewegung zu steuern. Einige neuere Entwicklungen bei CNC-Maschinen bestehen darin, den Motor und die Kugelumlaufspindel durch einen Linearmotor zu ersetzen. Die Kosten für Maschinen, die mit Linearmotoren ausgestattet sind, sind typischerweise höher. Im Durchschnitt können sie jedoch höhere Beschleunigungswerte, höhere Präzision und einen reibungsloseren Betrieb bieten.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Vorteile im Vergleich zu 5-Achsen-CNC-Fräsmaschinen der mittleren Ebene bestehen. High-End-5-Achsen-Fräsmaschinen mit robusteren Encodern, Skalen, Schrauben und Motoren bieten die gleichen Geschwindigkeiten und Präzisionen wie Linearmotoren.

CAD-Dateien

Wenn Sie eine 5-Achsen-Bearbeitung durchführen, sollten Sie Ihre CNC-Programme simulieren und überprüfen, bevor Sie sie auf der Fräse ausführen. Wenn Sie beginnen, das Teil oder den Kopf zu drehen, steigt die Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen Maschine und Teil.

Genaue Simulationen beginnen mit genauen 3D-CAD-Daten der 5-Achsen-CNC-Fräse. Ohne eine genaue Darstellung der Maschine ist die Simulation bestenfalls eine Schätzung. Dazu gehören die Spindel, der Tisch und alle Teile, die ihn drehen, egal in welchem ​​Stil.

Einige Maschinenanbieter stellen CAD-Dateien ihrer Mühlen zur Verfügung, einige berechnen dafür und andere stellen sie überhaupt nicht zur Verfügung. Unabhängig davon, ob die CAD-Dateien bereitgestellt, gekauft oder selbst entworfen werden, müssen Sie die 3D-Daten mit den tatsächlichen Maschinenabmessungen vergleichen, um sicherzustellen, dass sie korrekt sind.

Das Hinzufügen von 5-Achsen-Fräsen zum Formenbau hat viele Vorteile und kann die Oberflächenqualität verbessern, die Lieferzeit verkürzen und den Bedarf an EDM-Vorgängen reduzieren.

Wenn Sie eine 5-Achsen-CNC-Fräse in Betracht ziehen, sollten Sie eine Größe höher wählen, als Sie für erforderlich halten. Überprüfen Sie die RTCP-Fähigkeiten für die simultane 5-Achsen-Bearbeitung. Überprüfen Sie die Einfachheit der Verwendung verschiedener temporärer Arbeitsebenen für die 3+2-Achsen-Bearbeitung. Erwägen Sie hochwertigere, robustere Komponenten für höhere Geschwindigkeiten, Genauigkeit und Oberflächenqualität.

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