Was ist eine 5-Achsen-CNC-Maschine und wie funktioniert sie?

Nehmen Sie sich einen Moment Zeit, um sich vorzustellen, wie herausfordernd es für Maschinisten im frühen 20. Jahrhundert gewesen wäre, Teile und Strukturen herzustellen. Die besten Werkzeugmaschinen, die ihnen damals zur Verfügung standen, waren Meißel, Hammer und handbetriebene Drehmaschinen. Aber alles änderte sich, nachdem Richard Kegg 1952 die erste CNC-Maschine (Computer Numerical Control) entwickelt hatte.

Und seitdem hat sich die CNC-Bearbeitungstechnologie kontinuierlich weiterentwickelt und sich von einer einfachen Drei-Achsen-Maschine, die mit Lochkarten gesteuert wird, zu einer anspruchsvolleren 5-Achsen-CNC-Maschine entwickelt.

Eine 5-Achsen-CNC-Maschine ist eine Bearbeitungstechnologie, die unendliche Möglichkeiten hinsichtlich der Teilegröße und -formen bietet, die Sie herstellen können. Es bietet eine hohe Genauigkeit und Präzision und wird von erstklassigen Maschinenwerkstätten stark genutzt, um so ziemlich jedes Design herzustellen, das Ihnen einfällt.

In diesem Artikel behandeln wir die Grundlagen von 5-Achsen-CNC-Maschinen. Wir erklären zunächst, was eine 5-Achsen-CNC-Maschine ist und wie sie funktioniert, bevor wir ihre Vorteile gegenüber herkömmlichen Arten von CNC-Maschinen erörtern.

Was ist eine 5-Achsen-CNC-Maschine?

Um besser zu verstehen, was eine 5-Achsen-Maschine ist, lassen Sie uns zunächst erklären, was eine Achsenanzahl in der CNC-Bearbeitung bedeutet.

Die Anzahl der Bearbeitungsachsen beschreibt die Anzahl der Richtungen, in die sich das CNC-Schneidwerkzeug (oder Werkstück) bewegen kann, um das gewünschte bearbeitete Teil herzustellen. Herkömmliche CNC-Maschinen haben beispielsweise typischerweise eine Drei-Achsen-Zählung, was bedeutet, dass sich ihr Schneidwerkzeug über die X-, Y- und Z-Achse bewegen kann – seitwärts auf der X-Achse, vertikal auf der Y-Achse und vor und zurück auf der Z-Achse (siehe Abbildung 1).

Eine 5-Achsen-CNC-Maschine ergänzt diese drei Linearachsen, indem sie auch den Tisch mit dem Werkstück kippen (und drehen) kann, wie in Abbildung 1 gezeigt. Diese beiden neuen Rotationsachsen werden typischerweise als A-Achse (oder Kipptisch) bezeichnet Achse) und der C-Achse (oder Tischdrehachse); Sie ermöglichen die Bearbeitung komplexerer Geometrien als die 3-Achsen-CNC-Maschinen.

Abb. 1 Die fünf Achsen einer typischen 5-Achsen-CNC-Fräsmaschine

Wie funktioniert eine 5-Achsen-CNC-Maschine?

Wie jede andere CNC-Maschine verlässt sich eine 5-Achsen-CNC-Maschine auf Computeranweisungen, um die Bewegung des Schneidwerkzeugs (und des Werkstücks) zu steuern, um das gewünschte Teil herzustellen.

Der 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsprozess beginnt damit, dass der Konstrukteur mit CAD-Tools wie SolidWorks und Autodesk Inventor ein 3D-CAD-Modell (computergestütztes Design) des gewünschten Teils erstellt. Als nächstes exportiert der Maschinist dieses CAD-Modell in eine CAM-Software (Computer Aided Manufacturing), die die Zeichnung in ein Computerprogramm (auch G-Code genannt) umwandelt.

Der G-Code enthält Sätze von Anweisungen, die die Bewegung der Schneidwerkzeuge entlang der linearen Achsen (X-, Y- und Z-Achse) und die Bewegung des Arbeitstisches entlang der Drehachsen (A- und C-Achse) steuern, um die gewünschten Teile herzustellen .

5-Achsen – Woher kam es?

Es kommt alles auf Rene Descartes zurück, der ein französischer Philosoph und Mathematiker war. Die Geschichte ist der von Newtons Apfel sehr ähnlich. Eines Tages lag Descartes im Bett, als er eine Fliege bemerkte. Als er es betrachtete, kam ihm die Erkenntnis, dass er seine Position im Raum mit drei Zahlen beschreiben konnte, die durch die Variablen X, Y und Z repräsentiert wurden – etwas, das wir heute das kartesische Koordinatensystem nennen und das trotz allem noch heute verwendet wird Tatsache, dass seit Descartes Tod über 300 Jahre vergangen sind.

Jetzt fragen Sie sich vielleicht, woher die anderen beiden kommen. Neben der Beschreibung der Position der Fliege im Raum ist es auch möglich, ihre Orientierung zu beschreiben. Die Fliege, die um X rollt, wäre also die vierte Achse, während die fünfte Achse die Fliege wäre, die sich um Y dreht. Einige argumentieren auch, dass es eine sechste Achse gibt, die sich um die Z-Achse dreht.

5-Achsen – Mögliche Konfigurationen

Die gewählte Konfiguration der 5-Achs-CNC-Fräsmaschine bestimmt, welche der drei Rotationsachsen zum Einsatz kommen. Es gibt zwei Hauptkonfigurationen – eine Maschine im Zapfenstil und eine Maschine im Schwenk-Rotations-Stil.

Die 5-Achsen-CNC-Fräsmaschine im Zapfenstil verwendet die A-Achse, die sich um die X-Achse dreht, und die C-Achse, die sich um die Z-Achse dreht, während die 5-Achsen-CNC-Fräsmaschine im Schwenk-Rotations-Stil die B-Achse verwendet. Achse rotiert um die Y-Achse und die C-Achse rotiert um die Z-Achse.

Der Hauptunterschied zwischen den beiden besteht in der Art und Weise, wie die Drehachsen ausgedrückt werden – beim Zapfenstil geschieht dies durch die Bewegung des Tisches, während beim Schwenk-Dreh-Stil der 5-Achsen-CNC-Fräsmaschine dies geschieht Schwenken der Spindel. Beide haben ihre eigenen Vorteile, daher hängt es hauptsächlich davon ab, was getan werden muss.

Was sind die Vorteile von 5-Achsen-CNC-Maschinen?

Mehr als die Hälfte der CNC-gefertigten Teile erfordern eine Fünf-Seiten-Bearbeitung, weshalb sich immer mehr Hersteller dafür entscheiden, sie in ihre Dienstleistungen aufzunehmen. Darüber hinaus bietet die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung viele Vorteile im Vergleich zu beispielsweise der 3-Achsen-Bearbeitung, wie zum Beispiel:

Vorteil #1 Einmalige Einrichtung

5-Achs-CNC-Maschinen ermöglichen es Ihnen aufgrund ihrer fünf Achsen, Ihr Werkstück einmal einzurichten; Die Maschine führt dann alle Bearbeitungsvorgänge aus, die zur Herstellung Ihres gewünschten Teils erforderlich sind. Dies ist ganz anders als bei herkömmlichen 3-Achsen-Maschinen, bei denen Sie mehrere Maschineneinstellungen benötigen würden, um eine komplexe Geometrie herzustellen.

Die Einzeleinrichtung von 5-Achsen-CNC-Maschinen ermöglicht es Ihnen, komplexe Teile schnell zu bearbeiten und gleichzeitig die Kosten zu senken und Fehler zu vermeiden, die bei herkömmlichen CNC-Maschinen vorherrschen.

Vorteil Nr. 2 Kürzere Schneidwerkzeuge und bessere Oberflächenbeschaffenheit

Die vierte und fünfte Achse von 5-Achsen-CNC-Maschinen ermöglichen es Ihnen, das Werkstück näher an das Schneidwerkzeug zu bringen. Dies bedeutet, dass Sie kürzere Schneidwerkzeuge verwenden können, die weniger anfällig für Vibrationen sind und bessere Oberflächengüten erzielen.

Vorteil #3 Bessere Präzision

Aufgrund der Bewegungsflexibilität sind 5-Achsen-CNC-Maschinen viel präziser als 3-Achsen-Maschinen, weshalb sie nicht nur glattere Teile produzieren, sondern auch Teile produzieren können, die für eine 3-Achsen-Maschine zu komplex wären>

Vorteil #4 Mehr Geschäft

Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung kann bei der Herstellung vieler Teile verwendet werden, für die die 3-Achsen-Bearbeitung einfach nicht geeignet ist.

Während die Verwendung der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung weitere Vorteile mit sich bringt, sind dies die wichtigsten.

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5-Achsen-CNC-Bearbeitung – Allgemeine Anwendungen

Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung kann aufgrund ihrer Effizienz und der Fähigkeit, komplexe Formen herzustellen, zur Herstellung von Teilen verwendet werden, die in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt werden. Hier sind einige Beispiele für Branchen, die diese Technologie am häufigsten nutzen:

• Luft- und Raumfahrt – diese Branche erfordert eine sehr präzise Maschine, da die Formen sehr kompliziert und einzigartig sind.
• Medizinisch – Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung kann Herstellern medizinischer Geräte bei der Herstellung von Geräten, Implantaten und anderen Geräten helfen, die mit besonderer Präzision hergestellt werden müssen, um die (zu Recht) strengen Gesundheitsstandards zu erfüllen .
• Militär – eine weitere Branche, die die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung zur Herstellung der benötigten Teile einsetzt. Einige der möglichen Anwendungen umfassen U-Boot-Teile, Hochleistungs-Triebwerksteile, Turbinen- und Kompressorschaufeln, intelligente Waffen, Sensoren, Stealth-Anwendungen sowie in einigen Fällen Nuklearwaffen.
• Energieausrüstung – Die Herstellung von Teilen für Energieanlagen erfordert oft die Verwendung von schwer zu bearbeitenden Materialien. Mit der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung können Sie den gesamten Prozess einfacher und effizienter gestalten.

5-Achsen-CNC-Bearbeitung:Gensun kann helfen

Jetzt, da Sie zumindest etwas über die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung wissen, können Sie so ziemlich jedes Design, das Ihnen einfällt, mit 5-Achsen-CNC-Maschinen herstellen, oder? Absolut nicht!

Ohne Zweifel vereinfachen 5-Achsen-CNC-Maschinen die Herstellung komplexer Teile. Allerdings lohnt es sich nicht, alle Konstruktionen mit 5-Achs-Maschinen zu erstellen. Zum Beispiel können Sie hochpräzise Löcher, Ausschnitte und Hohlräume besser mit 3- oder 4-Achsen-CNC-Maschinen herstellen. Aus diesem Grund empfehlen wir Ihnen immer, mit einem CNC-Bearbeitungsexperten zu sprechen, bevor Sie den Sprung in die Fertigung wagen.

Gensun Precision Machining ist ein erstklassiger CNC-Bearbeitungsdienstleister in Asien und weltweit. Wir haben nicht nur CNC-Bearbeitungsexperten und -ingenieure, sondern auch eine breite Palette fortschrittlicher CNC-Bearbeitungstechnologien, einschließlich 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Maschinen.

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