8 entscheidende Vorteile von 5-Achs-Bearbeitungszentren für High-Performance-Produktion

Sind Sie unsicher über den Nutzen von 5-Achs-Bearbeitung für Ihre Werkstatt? Diese Faktensammlung hilft Ihnen, die Vorteile einzuordnen.

Vielleicht denkt Ihre Werkstatt über die Anschaffung von 5-Achs-CNC-Maschinen nach. Oder Sie haben bereits investiert und suchen noch den besten Weg, die Maschine zu programmieren und auszurüsten. In jedem Fall gibt es einiges zu beachten, um diese ultraproduktiven Werkzeugmaschinen optimal zu nutzen.

Die Beherrschung der 5-Achs-Bearbeitung verspricht stark verbesserte Teilequalität, reduzierte Work-in-Process-Bestände und niedrigere Vorrichtungskosten – erfordert aber neue Denkweisen. Bevor Sie weiter den 5-Achs-Weg gehen, bedenken Sie folgende Konzepte: Einige widerlegen Gerüchte um diese wichtige Technologie, andere sollen Ihnen den optimalen Start ermöglichen.

1. Sie brauchen keine 5-Achs-Teile, um ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum zu rechtfertigen

Brauche ich eine solche Maschine? Viele Werkstätten zögern wegen der beträchtlichen Investition, da sie keine Turbinenschaufeln, Blisks, Orthopädie-Implantate und ähnliche Teile fertigen, die jede 5-Achs-Broschüre zieren. Keine Sorge: Sie benötigen grundsätzlich keine simultane 5-Achs-Bearbeitung, um die Investition zu rechtfertigen. Jedes Teil, das auf mehr als einer Seite bearbeitet wird, profitiert von der reduzierten Teilehandhabung durch 3+2-Bearbeitung – fünf der sechs Seiten fast jedes orthogonalen Werkstücks lassen sich so in einer Aufspannung fertigstellen.

2. 5-Achs-Bearbeitung auf einem Multitasking-Drehzentrum kann effektiver sein als auf einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum

Vielleicht sind Ihre Teile runder als orthogonal, enthalten aber Features, die sich gut für 5-Achs-Bearbeitung eignen. Dann könnte ein Multitasking-Drehzentrum oder 5-Achs-Drehfräszentrum die bessere Wahl sein. Diese bieten weitgehend die gleiche Funktionalität wie 5-Achs-Bearbeitungszentren und können komplexe, mehrseitige Werkstücke fertigen – aber dank Gegenspindel lassen sich viele Teile oft in einer einzigen Aufspannung komplett bearbeiten.

„Ich habe große Vorteile bei Mill-Turn-Maschinen gesehen“, sagt Dr. Thomas Kurfess, Professor und HUSCO/Ramirez Distinguished Chair an der Georgia Tech. „Um diese Maschinen voll auszuschöpfen, muss man jedoch um die Ecke denken. Mill-Turn-Maschinen sind weit mehr als Fräse und Drehbank kombiniert; sie bieten ein kompaktes, hochwiederholgenaues 4- oder 5-Achs-System mit einzigartiger, vielseitiger Konfiguration. Zudem haben sie einen relativ kleinen Footprint – ideal für alle, die ihre Vorteile nutzen können.“

3. Warum ein Rundtisch (Trunnion) kein 5-Achs-Bearbeitungszentrum ersetzt

Vielleicht denken Sie: „Ich baue einen Schwenkrundtisch auf mein 3-Achs-Vertikalbearbeitungszentrum und spare mir das 5-Achs-Fräszentrum.“ Dieser Ansatz ist nicht verkehrt und ein guter Einstieg in die 5-Achs-Bearbeitung, aber bedenken Sie: Ein dediziertes 5-Achs-Werkzeugmaschine bietet Steuerungsfunktionen wie Tool Center Point Control (TCPC), 5-Achs-Auto-Tuning, dynamische Werkstücknullpunkte und weitere Features für schnelles, einfaches Setup – ganz abgesehen von einer weitaus steiferen, präziseren Maschinenkonstruktion. Ein 3-Achs-VMC mit Rundtisch kann mit einem echten 5-Achs-Bearbeitungszentrum nicht mithalten.

„Ein Schwenkrundtisch ist ein guter Weg zur 5-Achs-Bearbeitung“, erklärt Kurfess. „Kauft man jedoch eine 5-Achs-Konfiguration vom OEM, sind Maschine und Peripherie vollständig für 5-Achs-Operationen integriert – was zu reibungsloseren Programmierung und Workflows führt.“

4. Nicht alle 5-Achs-Bearbeitungszentren sind gleich

Was die Maschinenkonstruktion angeht: In der 5-Achs-Welt sind nicht alle Werkzeugmaschinen gleich gebaut. Drei grundlegende Bauarten stehen zur Verfügung: (1) Schwenkrundtische, integriert in ein im Grunde 3-Achs-Bearbeitungszentrum; (2) Maschinen mit integriertem Schwenkrundtisch und verfahrenem X-Achs-Säulen; (3) Maschinen, bei denen der Fräskopf links-rechts über einem drehbaren Tisch schwenkt. Jede hat Vor- und Nachteile; Käufer müssen Werkzeugkollision, Werkstückgröße, geforderte Genauigkeit und Maschinenkosten gegeneinander abwägen.

Haben Sie 5-Achs eingeführt? Erfahren Sie im Artikel „Learn How to Push Your 5-Axis Machine's Output“, wie Sie das Maximum herausholen.

5. Mehrere Teile spannen ist einfacher, als Sie denken: Sie sind nicht auf Einzelteile beschränkt

Man hört oft, 5-Achs-Bearbeitung bedeute nur ein Teil pro Zyklus. Nicht wahr. Zwar ist die gängigste Spannmethode ein einzelner, verlängerter Schraubstock, der einen vorgefertigten Schwalbenschwanz am Werkstückunterboden greift. Für 3, 4, 6 oder mehr Teile pro Zyklus gibt es jedoch ein zunehmend breites Spektrum an Spannlösungen. Mehrere Teile auf einer 5-Achs-Maschine zu spannen ist einfacher und flexibler, als man denkt.

Kurfess formuliert es so: „Nicht nur gibt es eine breite Palette exzellenter Vorrichtungen für 5-Achs-Bearbeitung, viele sind auch in die Programmierfähigkeit der Maschine integriert – was die Produktivität der Vorrichtungen weiter steigert. Wieder ein signifikanter Vorteil eines echten 5-Achs-Systems.“

6. Sie müssen Ihre Rohlinge nicht selbst schwalbenschwänzen

Schwalbenschwanz? Wenn Sie davor zurückschrecken, nicht nur Zuschnitte zu sägen, sondern auch noch Schwalbenschwänze zu fräsen: Konzentrieren Sie sich auf Ihre Kernkompetenz und bestellen Sie vorgeschnittene, vorgeschnallbenschwänzte Rohlinge beim Stahlhändler. Auch Schraubstöcke mit Stift-, Messerkanten- oder sogar fotoaktivierter Klebetechnik sind eine Option.

7. Verbesserte Genauigkeit, weniger Handhabung mit 5-Achs-Bearbeitung

Betrachten Sie die traditionelle Methode: Ein 6-seitiges Teil erfordert sechs separate Handhabungen und mehrere Vorrichtungen. Wie jeder Zerspaner weiß: Egal wie gut die Vorrichtung, bei jedem Umspannen geht etwas Genauigkeit verloren. Da 5-Achs alle Seiten bis auf die Unterseite ohne Umspannen bearbeitet, ist nur noch die Maschine selbst das Limit für perfekte Genauigkeit.

8. „Done In One“ 5-Achs-Bearbeitung macht Spaß

Ein bekannter Maschinenbauer betont: Der „Done-in-One“-Ansatz ist einer der besten Hebel für das Betriebsergebnis. Er hat recht. Mit 5-Achs gehören Körbe und Kisten mit halbfertigen Teilen der Vergangenheit an. Cashflow verbessert sich, Lieferzeiten sinken, Flexibilität steigt. Grate an sich schneidenden Features lassen sich leichter entfernen.

„Nicht nur reduzieren 5-Achs-Maschinen Work-in-Process, sie ermöglichen auch eine bessere Auslastung hochqualifizierter Fachkräfte und Ausrüstung“, sagt Kurfess. „Erstens verbringen Teil und Maschine keine Leerlaufzeit mit Be- und Entladen. Zweitens führen qualifizierte Bediener keine niedrigwertigen Tätigkeiten wie Be-/Entladen aus, sondern können andere Maschinen programmieren und einrichten.“

Natürlich wird man hin und wieder ein Teil ausschlachten – aber man entdeckt es früher. Kurz gesagt: 5-Achs ist das Beste, was Bearbeitungszentren seit dem automatischen Werkzeugwechsler passiert ist.

Haben Sie nur die Zehenspitzen in die 5-Achs-Bearbeitung getaucht? Was hält Sie zurück? Teilen Sie Ihre Erfahrungen.