4-Achsen-CNC-Maschinen verstehen: Vorteile und Vergleich zu 3-Achsen-Systemen

Werkzeugmaschinenbetriebe verfügen über einen vielfältigen Maschinenpark, um die Fertigungsanforderungen von Konstrukteuren zu erfüllen. Diese Maschinen können kombiniert werden, um eine unbegrenzte Anzahl einzigartiger Formen für sowohl einfache als auch komplexe Bauteile zu erstellen.

Ohne Bearbeitungsexpertise verstehen Entwicklungsingenieure jedoch oft nicht die Fähigkeiten und Grenzen verschiedener CNC-Bearbeitungsmaschinen. Dies kann zu unerwarteten Produktionsineffizienzen und erhöhten Fertigungskosten führen.

Dieser Artikel erklärt die Unterschiede zwischen zwei Arten von CNC-Fräsmaschinen – speziell 3-Achsen- und 4-Achsen-CNC-Fräsmaschinen. Der größte Unterschied liegt in ihrer Fähigkeit, Werkstücke zu manipulieren. Die Möglichkeiten für fortgeschrittenere Bewegungen bedeuten erweiterte Fertigungsfähigkeiten.

Indem Designer verstehen, wie sich 4-Achsen-CNC-Fräsen vom 3-Achsen-Fräsen unterscheidet, können sie besser einschätzen, welche Ausrüstung sie für eine effiziente Teilefertigung benötigen.

Was ist 3-Achsen-CNC-Bearbeitung?

Die CNC-Bearbeitung basiert fast immer auf einem kartesischen Koordinatensystem zur Definition von Positionierung und Bewegungen. Das bedeutet eine X-, Y- und Z-Achse. Die einfachsten Fräsmaschinen auf dem Markt sind für 3-Achsen-Bearbeitung entlang dieser Achsen ausgelegt.

Dies ermöglicht Translationsbewegungen – also Verschiebungen – in nur drei Richtungen: seitwärts, vor und zurück sowie auf und ab. Wir definieren diese Richtungen als X-, Y- und Z-Achse.

Während 3-Achsen-CNC-Maschinen Bewegungen entlang verschiedener Achsen gleichzeitig kombinieren können, um gekrümmte Formen zu erzeugen, sind ihre Fähigkeiten begrenzt. Bauteile mit Merkmalen auf mehreren Seiten erfordern manuelles Umspannen und Neuausrichten zwischen den Operationen, was den Prozess verlangsamt. Das Umspannen von Werkstücken wird durch den Einsatz speziell konstruierter Vorrichtungen vereinfacht und beschleunigt, was auch für Merkmale wie schräge Nuten unerlässlich sein kann.

Komplexere Merkmale, die Krümmungen außerhalb einer einzelnen XY-Ebene beinhalten, sind auf einer 3-Achsen-Fräsmaschine möglicherweise gar nicht realisierbar. Beispiele hierfür sind Gewindenuten oder die Nockenwellenlappen. Daher eignen sich 3-Achsen-CNC-Fräsmaschinen am besten für einfache Operationen wie Bohren oder Fräsen von Nuten.

Was ist 4-Achsen-CNC-Bearbeitung?

Eine 4-Achsen-CNC-Fräsmaschine beherrscht alle Bewegungen einer 3-Achsen-Maschine, fügt jedoch eine zusätzliche Drehachse hinzu – die A-Achse. Diese 4. Achse liegt in Linie mit der X-Achse, die für die seitliche Bewegung verwendet wird. Das bedeutet, die A-Achse ermöglicht es dem Werkstück, sich aus der Sicht des Bedieners vorwärts oder rückwärts zu drehen.

Während die meisten 3-Achsen-Maschinen über einen „flachen“ Tisch zum Aufspannen von Teilen verfügen, nutzen 4-Achsen-CNC-Maschinen entweder ein Spannfutter, eine Planscheibe oder einen Grabstein (Tombstone). Spannfutter und Planscheiben greifen ein einzeltes Teil von der Seite, das dann für 360°-Zugang zu allen Seiten gedreht werden kann. Grabsteine halten mehrere Komponenten gleichzeitig für die Serienfertigung.

Die A-Achse ist sowohl bei kontinuierlicher Bewegung für abgerundete Merkmale als auch beim Indexieren nützlich, bei dem das Teil neu positioniert und in einem neuen Winkel fixiert wird. In jedem Fall erweitert die 4. Achse die Fähigkeiten und verbessert die Effizienz bei Teilen, die auf mehr als einer Seite bearbeitet werden müssen.

Ist 4-Achsen-Bearbeitung besser?

Während eine 3-Achsen-CNC-Maschine für kleine, einfache Bearbeitungsaufgaben ausreichen mag, wird eine 4-Achsen-CNC aus drei Gründen oft bevorzugt:

1. Die 4. Achse ermöglicht die Bearbeitung komplexerer Merkmale.
2. Bei der Bearbeitung mehrerer Seiten verbessert eine 4-Achsen-CNC-Fräse die Effizienz, da Arbeiter Teile nicht mehr manuell umspannen und neu ausrichten müssen.
3. Das Umspannen von Teilen auf einer 3-Achsen-CNC kann Ungenauigkeiten einführen und die Einhaltung von Designtoleranzen beeinträchtigen.

Es gibt auch 5-Achsen-CNC-Maschinen, die die zulässige Komplexität bearbeiteter Teile weiter erhöhen. Gensun nutzt ein breites Spektrum hochpräziser Bearbeitungsmaschinen, um die von Ihnen benötigten Teile enge Toleranzen zu fertigen. Besuchen Sie unsere CNC-Serviceseite, um zu erfahren, wie wir Ihnen helfen können, Ihr nächstes Produktdesign auf den Markt zu bringen.