3-Achsen- vs. 5-Achsen-CNC-Bearbeitung – was Sie wissen müssen

CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) ist ein subtraktiver Fertigungsprozess, der es Herstellern ermöglicht, präzise und kostengünstig hochpräzise Teile herzustellen. Die CNC-Bearbeitung entfernt überschüssiges Rohmaterial von Werkstücken mit Schneidwerkzeugen, um ein präzises Endprodukt aus Materialien wie Kunststoff, Metall und Verbundwerkstoffen herzustellen.

Heutzutage haben Produktteams viele Optionen, wenn es um die Mehrachsenbearbeitung geht, von der 3-Achsen- über die 5-Achsen- bis hin zur 9-Achsen-Bearbeitung. Was ist der Unterschied zwischen den einzelnen Typen? In diesem Artikel werden wir die wichtigsten Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen zwei gängigen Arten der CNC-Bearbeitung (3-Achsen vs. 5-Achsen) aufschlüsseln – und erklären, wann es sinnvoll sein könnte, eine über der anderen zu verwenden.

3-Achsen-Bearbeitung

Nachdem der Bediener Fräsanweisungen in einen Computer eingegeben hat, führt die 3-Achsen-CNC-Maschine die Aufgabe automatisch aus, indem sie ein Werkzeug verwendet, um entlang drei Achsen zu schneiden – X, Y und Z oder von links nach rechts, von vorne nach hinten , und auf und ab. Sowohl das CNC-Fräsen als auch das CNC-Drehen fallen unter den Oberbegriff der 3-Achs-Bearbeitung. Sie funktionieren jedoch etwas anders.

Beim Einsatz einer 3-Achs-CNC-Fräsmaschine bleibt der Materialblock in einem Schraubstock oder auf einem Maschinenbett fixiert. Rotierende Bohrer oder Schneidwerkzeuge sind mit einer Spindel verbunden und bewegen sich entlang der X-, Y- und Z-Achse, wobei sie Späne entfernen, um das endgültige Bauteil präzise zu formen. 3-Achsen-CNC-Fräsmaschinen eignen sich hervorragend für die Herstellung der meisten Geometrien und einfachen Teile.

Beim CNC-Drehen hingegen wird das Werkstück an einer rotierenden Spindel befestigt und eine Drehmaschine bringt das Bauteil in Form. Während sich die Spindel dreht, die das Werkstück hält, zeichnet ein Zentrierbohrer oder ein Schneidwerkzeug die äußeren und inneren Umfänge der Komponente nach oder erzeugt Löcher entlang der Mittelachse. Im Vergleich zu CNC-Fräsmaschinen produzieren CNC-Drehmaschinen Teile schneller und bieten günstigere Stückkosten, was für Serienproduktionen von Vorteil ist.

Da eine 3-Achsen-CNC-Maschine nur entlang drei Achsen schneiden kann, kann sie mit unkonventionellen Formen oder Designs mit tiefen, engen Hohlräumen zu kämpfen haben, die schwer zu erreichen sind. Bei der Bearbeitung von Teilen mit komplexen Geometrien müssen die Bediener das Werkstück möglicherweise manuell neu positionieren, was die Bearbeitungsgeschwindigkeit verlangsamen, die Arbeits- und Bearbeitungskosten erhöhen und zu einem nicht ganz perfekten Endprodukt führen kann.

5-Achs-Bearbeitung

5-Achsen-Maschinen verlassen sich auf ein Werkzeug, das sich in fünf verschiedene Richtungen bewegt – X, Y und Z sowie A und B, um die sich das Werkzeug dreht. Die Verwendung einer 5-Achsen-CNC-Maschine ermöglicht es dem Bediener, sich einem Teil aus allen Richtungen in einem einzigen Arbeitsgang zu nähern, wodurch die Notwendigkeit entfällt, das Werkstück zwischen den Arbeitsgängen manuell neu zu positionieren. Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung spart Zeit und ist ideal für die Herstellung komplexer und präziser Teile, wie sie in der Medizin-, Öl- und Gas- sowie der Luft- und Raumfahrtindustrie zu finden sind. Es gibt ein paar verschiedene Arten von 5-Achsen-Maschinen, die Produktteams kennen sollten, darunter indexierte 5-Achsen-CNC-Maschinen, kontinuierliche 5-Achsen-CNC-Maschinen und Fräs-Dreh-CNC-Zentren.

Wie beim 3-Achsen-CNC-Fräsen bewegt sich das Schneidwerkzeug nur entlang drei Achsen und hält bei der indexierten 5-Achsen-CNC-Bearbeitung keinen ständigen Kontakt mit dem Werkstück. Bearbeitungstisch und Werkzeugkopf können jedoch zwischen den Arbeitsgängen automatisch in zwei Richtungen geschwenkt werden. Die indexierte 5-Achsen-Bearbeitung eignet sich hervorragend für die Herstellung von Gehäusen, Vorrichtungen und Vorrichtungen. Es liegt irgendwo zwischen 3-Achsen-CNC-Fräsen und kontinuierlicher 5-Achsen-CNC-Bearbeitung in Bezug auf Geschwindigkeit, Präzision und die Fähigkeit, komplexe Geometrien zu bearbeiten.

Bei der kontinuierlichen 5-Achsen-CNC-Bearbeitung können sich das Schneidwerkzeug und das Werkstück während des Betriebs gleichzeitig drehen und bewegen, was Zeit spart und es dem Bediener ermöglicht, komplizierte Geometrien mit organischen Oberflächen herzustellen. Die kontinuierliche 5-Achsen-CNC-Bearbeitung bietet eine verbesserte Oberflächengüte, Geschwindigkeit und Dimensionsstabilität, hat aber die höchsten Kosten pro Teil.

CNC-Drehzentren sind praktisch identisch mit CNC-Drehmaschinen, mit einer Ausnahme – sie sind mit CNC-Fräsgeräten ausgestattet. Das Werkstück ist an einer Spindel befestigt, die sich entweder drehen oder stationär bleiben kann, während Schneidwerkzeuge Material davon entfernen. Durch die Kombination der Elemente von CNC-Drehmaschinen mit Fräswerkzeugen bieten Fräs-Dreh-CNC-Zentren ein hohes Maß an Genauigkeit und geometrischer Vielseitigkeit, wodurch sie sich hervorragend für die Herstellung von Teilen mit losen Rotationssymmetrien wie Nockenwellen oder Zentrifugalkompressoren eignen.

Diese Arten von 5-Achsen-CNC-Fräsmaschinen bieten nicht nur eine höhere Genauigkeit bei der Bearbeitung tieferer Teile und gehärteter Materialien, sondern auch eine höhere Ausbeute und schnellere Bearbeitungsgeschwindigkeiten. Die 5-Achsen-Bearbeitung ist jedoch aufgrund der erforderlichen Spezialausrüstung und des Bedarfs an Facharbeitern teurer.

3-Achsen-Bearbeitung vs. 5-Achsen-Bearbeitung

Der Hauptunterschied zwischen 3-Achs- und 5-Achs-Fräsmaschinen besteht darin, dass das Werkstück bei ersteren dreiachsig und bei letzteren fünfachsig bearbeitet werden kann. Beides sind äußerst vielseitige, automatisierte und reproduzierbare Produktionsprozesse, mit denen Sie schnell und kostengünstig präzise Komponenten herstellen können. Sie können sich jedoch aus verschiedenen Gründen dafür entscheiden, einen über den anderen zu verwenden.

Wenn Sie ein begrenztes Budget haben oder nur eine flache Oberfläche schneiden müssen, sind 3-Achsen-Maschinen möglicherweise der richtige Weg. 3-Achsen-Maschinen sind nicht nur günstiger als solche mit fünf Achsen, sondern auch einfacher zu programmieren, sodass Sie nicht die Kosten für die Zusammenarbeit mit teuren Programmierern und Bedienern tragen müssen. Außerdem ist die Vorbereitungszeit bei der 3-Achsen-Bearbeitung kürzer.

Wenn Sie ein tieferes Teil oder eines mit komplexer Geometrie herstellen müssen, werden Sie wahrscheinlich die 5-Achsen-Bearbeitung verwenden wollen. Mit 5-Achs-Maschinen können Sie das Werkstück von allen Seiten bearbeiten – kein manuelles Drehen erforderlich. Mit der 5-Achsen-Bearbeitung erzielen Sie höhere Erträge, größere Genauigkeit und mehr Bewegungsfreiheit sowie die Möglichkeit, größere Teile schneller herzustellen.

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