3-, 4-, 5- und 6-Achs-CNC-Bearbeitung verstehen: Der vollständige Leitfaden

„Das ist eine 3-Achs- oder 5-Achs-CNC-Maschine!“ – Haben Sie das schon gehört? Sich gefragt, was 3, 4, 5 oder 6 Achsen bei CNC-Maschinen bedeuten?

Sie sind richtig hier – bei The Mechanical Post diskutieren wir heute die verschiedenen CNC-Maschinenachsen.

PDF zu verschiedenen CNC-Maschinenachsen am Artikelende herunterladbar. Artikel von Peter Jacobs (CNCmasters.com – seit 1990 im Geschäft – Expertenwissen). Mehr zum Autor am Ende.

Einführung

Fräsen ist eine der wichtigsten Techniken der CNC-Präzisionsbearbeitung – Anwendungen von Mechanik, Medizintechnik, Luftfahrt, Optik, Automobil bis weiter. Rotierende Schneider entfernen Material vom Werkstück. Das Werkstück wird im Winkel zur Werkzeugachse fixiert.

Die Achsen der Fräsmaschine bestimmen Art der Arbeit und bearbeitbare Bereiche am Werkstück. Es gibt 3-, 4-, 5- und 6-Achs-Bearbeitung mit einzigartigen Eigenschaften, Unterschieden und Anwendungen.

Kurzer Überblick mit Definitionen:

3-Achs-Bearbeitung

Werkstück bleibt stationär, nur das Schneidwerkzeug bewegt sich entlang der drei Achsen (X, Y, Z). Anwendungen: 2D- und 2,5D-Geometrien.

Da nur drei Achsen bearbeitet werden, ist der Prozess relativ einfach: Materialabtrag in drei Richtungen (vorne-hinten, links-rechts, oben-unten).

Einschränkung: Keine Features im Winkel zum X-Y-Z-Koordinatensystem möglich, auch nicht bei planaren Features.

Anwendungen 3-Achs-CNC

• Automatischer/interaktiver Betrieb
• Bohren
• Nutfräsen
• Scharfe Kanten schneiden

4-Achs-Bearbeitung

Prozess ähnlich 3-Achs, aber mit zusätzlicher Drehachse. 4-Achs-Bearbeitung ist wirtschaftlich vorteilhaft für Teile, die theoretisch auch auf 3-Achs möglich wären.

Zusätzlich zu X, Y, Z eine Drehachse um die X-Achse – die A-Achse. Meist wird das Werkstück gedreht, um Schnitt um die A-Achse zu ermöglichen. Eingesetzt, wenn Bohrungen/Ausschnitte um einen Zylinder oder an der Seite eines Teils nötig sind.

Anwendungen 4-Achs-CNC

• Gravur gekrümmter Oberflächen
• Unterbrochenes Schneiden
• Kontinuierliches Schneiden

5-Achs-Bearbeitung

Umfasst alle 4 Achsen plus eine weitere Drehachse.

Zusätzlich zu X, Y, Z zwei Drehachsen: A (um X) und B (um Y) = 5 Achsen. 5-Achs-Maschinen liefern präzise, komplexe Bauteile für künstliche Knochen, Titanbauteile, Luftfahrt, Automobilformen, Öl/Gas, Architektur, Medizintechnik, Militär.

Mehrdimensionale Drehung und Werkzeugbewegung ermöglichen beispiellose Präzision, Oberflächenqualität und Geschwindigkeit an der B-Achse.

Ideal für hochkomplexe Teile – kritisch für High-End-Anwendungen wie Luftfahrt.

5-Achs bietet Single-Setup-Bearbeitung (Lead-Time-Reduktion), besseren Zugriff auf Teilegeometrie, längere Werkzeugstandzeit und Prozesseffizienz durch geschwenkten Tisch für optimale Schnittposition.

Vorteilhaft bei hoher Komplexität und Präzision.

Anwendungen 5-Achs-CNC

• Merkmalsgenauigkeit
• Hochwertige Oberflächen
• Produktivitätssteigerung
• Komplexe Geometrien
• Komplizierte Formen

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6-Achs-Bearbeitung

Ähnlich 5-Achs, aber zusätzliche Drehachse um die Z-Achse – steigert Geschwindigkeiten gegenüber 5-Achs-Konfigurationen erheblich.

6-Achs-Maschine kann Rohmetallstangen von beiden Spannenden aus in einem Zug zum Fertigteil drehen – fehlerfrei. Effiziente Lösung für hochkomplexe Teile mit unübertroffener Präzision.

Ermöglicht anspruchsvolle Aufgaben: Bohrungen verschiedener Durchmesser mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Schnittmustern. Endproduktqualität beste aller CNC-Maschinen.

Typische Werkstoffe: Stahl, Gusseisen, Aluminium, Modellbaumaterialien.

Spezieller 3-Achs-Fräskopf ermöglicht simultane 6-Achs-Bearbeitung – Produktionszeitreduktion um 75 %.

Anwendungen 6-Achs-CNC

• Höchste erreichbare Präzision
• Schnelle, präzise Geschwindigkeiten
• Reduzierte Prozesszeit
• Teile mit höchster Komplexität

Unterschiede: 3-, 4-, 5- und 6-Achs-CNC-Bearbeitung

3-, 4-, 5-Achs-Bearbeitung

Der fundamentale Unterschied liegt in der Bewegungskomplexität, die Werkzeug und Werkstück relativ zueinander ausführen können. Je komplexer die relative Bewegung, desto komplexer die finale Teilegeometrie.

Achszahl bestimmt: Art der ausführbaren Arbeit, Detaillierungsgrad des Endteils, manipulierbare Werkstückpositionen.

Maschinenwahl hängt von Anforderungen, Zeitplan, Budget ab. Luftfahrtbauteile verlangen höchste Präzision → 5-Achs-Bearbeitung. Für Bohrungen genügt 3-Achs-Maschine.

6-Achs-Bearbeitung

Liefert höchste Präzision in minimaler Zeit – reserviert für komplexeste Design- und Fertigungsprozesse.

Markante Unterschiede im Detail

Höchste Geschwindigkeiten

6-Achs-CNC-Fräse liefert High-Speed ohne Genauigkeitsverlust. Zusätzliche Freiheitsachse + spezifische Werkzeugbewegungen/Übergänge leichter beherrschbar als bei anderen Verfahren.

Mehrere Operationen in einer Maschine

6-Achs-Maschinen ermöglichen Fräsen, Plandrehen, Bohren, Drehen auf einer Maschine. Nur Werkzeug- oder Softwarewechsel für verschiedene Operationen nötig.

Gesteigerte Produktivität

Beste Oberflächen, hohe Schnittgeschwindigkeiten. Laufruhigerer Motor, verbesserte Kontrolle, Beschleunigung/Verzögerung in S-Kurven. Informatives Video von CNC Titans zu Bearbeitungsachsen (*nicht gesponsert).

Schlusswort

CNC-Bearbeitung ist operativ vorteilhaft in vielfältigen Fertigungsindustrien – Vorteile: verbesserte Produktqualitätskontrolle, Standardisierung, höhere Präzision.

CNC nutzt CAD-Technologie zur Automatisierung von Schneiden und Formen. Achszahl bestimmt die Bewegungsarten der jeweiligen CNC-Maschine.

Über den Autor: Peter Jacobs

Peter Jacobs ist Senior Director of Marketing bei CNC Masters. Aktiv in Fertigungsprozessen, regelmäßiger Beitragender zu Blogs über CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Rapid Tooling, Spritzguss, Metallguss, Fertigung allgemein.