Produktion steigern: 4-Achs-CNC-Fräsen für Präzision & Effizienz meistern

CNC-Fräsen ist zweifellos ein detailreicher Prozess, der spezialisierte Maschinen und Verfahren einsetzt, um jedes Design umzusetzen. Industrielle Produkte sind im Laufe der Zeit komplexer geworden, und Fertigungsprozesse haben sich parallel dazu weiterentwickelt.

Während 3-Achs-Fräsen in der Industrie weit verbreitet ist, haben Anwender eine vierte Achse für die Produktion komplexer Designs integriert. Diese zusätzliche Achse ermöglicht die Bearbeitung von Umhüllungsmerkmalen, Drehen und Konturieren in vielfältigen Anwendungen und ist mit verschiedenen CNC-Maschinenkonfigurationen kompatibel – was ihre Vielseitigkeit erhöht. Lassen Sie uns die Vorteile der 4. Achse genauer betrachten, insbesondere ihre Rolle beim Fräs-Drehen.

Was ist Fräs-Drehen?

Drehen umfasst jeden Prozess, bei dem das Werkstück (das gespannte, vorgeformte Material) in einer Spannzange rotiert, während das Schneidwerkzeug darüber bewegt wird. Bei diesem Zerspanungsprozess wird Material vom Werkstück abgetragen, wodurch ein Rotationsprofil entsteht. Während Fräsen Mehrschneiden-Werkzeuge und ein festes Werkstück nutzt, verwendet Drehen typischerweise Einzelschneiden-Werkzeuge. Fräs-Drehen kombiniert die Rotation des Werkstücks mit den Fräswerkzeugen. Diese Kombination ermöglicht eine stärkere Manipulation des Werkstücks – wie Rotation – und erlaubt damit komplexere Fräsmuster.

Die vierte Achse einführen

Das typische 3-Achs-Setup umfasst die X-, Y- und Z-Achse. Die 4. Achse hängt von der Maschinenkonfiguration ab. Bei Fräs-Dreh-Zentren ist es häufig die „C“-Achse, die um Z rotiert. Bei Fräsmaschinen mit Drehachse ist es üblicherweise die „A“-Achse, die um X rotiert. In jeder Konfiguration ist die vierte Achse die Drehachse – sie rotiert um eine der anderen Achsen und bietet deutlich mehr Flexibilität und Kontrolle bei der Werkstückmanipulation. Verschiedene Werkzeuge können an der vierten Achse angebracht werden, um die Ausgabefähigkeiten zu erweitern.

Eine vierte Achse unterstützt Manipulation und Genauigkeit Ihres Fräswerkzeugs. 4-Achs-Bearbeitung ist kritisch für das Schneiden von Merkmalen entlang eines Bogens bei manueller Bearbeitung – was sonst nur schwer machbar ist. Dieser Prozess wird oft als kontinuierliches Schneiden bezeichnet. Für die Automatisierung dieses kontinuierlichen Bearbeitungsprozesses ist leistungsfähige CAM-Software nötig, da er komplexer ist. Aber was, wenn wir diese Achse fixieren wollen?

4. Achse zum Indexieren nutzen

Wird die vierte Achse zum Indexieren verwendet, wird die Achse arretiert, während das Schneidwerkzeug Bewegungen in 2 oder 3 Achsen (X, Y, Z) ausführt. Indexieren wird oft als 3+1 bezeichnet, weil nicht alle 4 Achsen gleichzeitig bewegt werden. Indexieren ist ein simplerer Prozess als der kontinuierliche Betrieb und eignet sich hervorragend für verbesserten Zugang zu den bearbeiteten Teilen. Es kann die Anzahl der nötigen Spannungen für ein Teil reduzieren und damit die Gesamtzykluszeit signifikant verbessern. Diese zusätzliche Achse ermöglicht deutlich höhere Effizienz und größere Flexibilität.

Die vierte Achse programmieren

Aufgrund der Komplexität kontinuierlicher 4-Achs-Arbeiten wird oft Software eingesetzt, um den Programmierprozess zu vereinfachen. Während Standard-2- und 3-Achs-Strategien beim Indexieren verwendet werden, reichen diese programmierten Lösungen für komplexere 4-Achs-Operationen nicht aus. Ein einfacher Weg ist 4-Achs-Wrapping-Software, die 2D- und 3D-Strategien so transformiert, dass sie sich um einen Zylinder wickeln. Man kann mit XYZ-Ebenen-Programmierung beginnen und diese für die vierte Achse anpassen.

Simultanes 4-Achs-Fräsen erfordert im Wesentlichen vollwertige CAM-Software. Diese Programme gehen über G-Code-Wrapping hinaus und ermöglichen die Rotation der vierten Achse, während die anderen drei Achsen ebenfalls in Bewegung sind. CAM-Software wie Fusion 360 befähigt Teams, gewickelte Werkzeugbahnen, simultane 4-Achs-Bewegungen und sogar Teile-Arrays in Tower-Aufspannungen zu programmieren.

Die 4. Achse ist eine leistungsstarke Ergänzung für jedes Fertigungs-Setup. Sie bringt viele weitere Fähigkeiten mit sich und ermöglicht komplexe Workflows.

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