4 Under-the-Radar-Tipps für 5-Achsen-CNC-Produktivität

Es gibt einige hervorragende Gründe für den Einsatz von 5-Achsen-CNC-Maschinen, aber um die Produktivitätsvorteile wirklich zu nutzen, benötigen Sie die richtigen Werkzeuge und Techniken – von denen einige unter dem Radar liegen. Wir sprechen mit drei Branchenexperten über Zeiteinsparung und Produktivitätsberatung.

Unabhängig davon, ob Ihre Werkstatt alle fünf Achsen gleichzeitig verwendet oder ihre Bearbeitung auf 3+2 beschränkt, 5-Achsen-CNC-Bearbeitungszentren sind das Beste, was seit Hartmetall für die Produktivität passieren kann. Die Verwendung der 5-Achsen-Bearbeitung bietet eine Vielzahl von Vorteilen, darunter:reduziertes Teilehandling, weniger Vorrichtungen, kürzere Vorlaufzeiten, höhere Teilequalität, die Eliminierung von Work-in-Process und die Herstellung komplexer und ansonsten unmöglicher Teile, wie z. B. Knieimplantate und Laufradschaufeln.

Bevor Sie ganz eintauchen, ist es wichtig zu verstehen, wie sich die Teilefertigung auf einer 5-Achsen-CNC erheblich von der Arbeit auf einer 3-Achsen-VMC oder einem anderen System unterscheidet.

Möglicherweise benötigen Sie völlig andere Werkzeuge und Werkstückhalterungen – und neue Strategien für die Einrichtung und Umrüstung. Wir sprechen mit drei Branchenexperten für Ratschläge zu Zeiteinsparungen und Produktivität, die einzigartig für 5-Achsen-CNC-Systeme sind.

Tipp Nr. 1 für die 5-Achsen-Bearbeitung:Mit der richtigen Grundplatte mehrere Teile in kürzerer Zeit herstellen, Setups schnell ändern

Einer der ersten negativen Aspekte, die Sie vielleicht über 5-Achsen-Bearbeitungszentren hören, ist die Vorstellung, dass sie auf ein Teil pro Zyklus beschränkt sind. Nicht so, sagt Brad Evans, Teamleiter Stationäre Spanntechnik bei Schunk.

„Viele Leute übersehen die Möglichkeit, mehrere Teile auf einer 5-Achsen-Maschine zu bearbeiten“, sagt er. „Aber wenn Sie Ihre Maschine mit einer 45-Grad-Pyramidengrundplatte ausstatten, beseitigen Sie die meisten Interferenzprobleme und können je nach Pyramide zwischen drei und sechs Teile pro Zyklus bearbeiten.“

Die 5-Achsen-Schraubstöcke der KSC-Serie von Schunk sind so konzipiert, dass sie an einer dieser Pyramiden im SEP-Stil montiert werden können, aber Evans räumt ein, dass jeder Schraubstock passt. Spezielle Schraubstöcke sind eine andere Sache, die einige Geschäfte übersehen.

Unabhängig von der Werkstückspannung und wie viele Teile in die Maschine gepresst werden können, empfiehlt Evans jedoch dringend die Verwendung eines VERO-S oder eines vergleichbaren Nullpunkt-Positionierungssystems, um die Rüstzeit zu verkürzen und die Flexibilität eines 5-Achsen-Bearbeitungszentrums voll auszuschöpfen. P>

„Aufgrund der höheren Kosten ist es bei einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum besonders wichtig, die Tür so weit wie möglich geschlossen zu halten“, erklärt Evans. „Wenn Sie also ein Schnellwechselsystem und eine drei- oder vierseitige Pyramide mit einem Schraubstock auf jeder Seite haben, können Sie die Maschine nicht nur viel länger zwischen den Türöffnungen laufen lassen, sondern auch innerhalb von Minuten auf eine andere Einstellung wechseln. Sie müssen nichts einwählen oder abheben – geben Sie einfach den nächsten Auftrag ein und los.“

Erfahren Sie, warum ein Trunnion-System nicht mit einer 5-Achsen-CNC konkurrieren kann und vieles mehr in „8 wichtige Fakten über 5-Achsen-Bearbeitungszentren und Hochleistungsbearbeitung.“

5-Achsen-Bearbeitungstipp Nr. 2:Verwenden Sie die Werkzeugwegsimulation 

Mehrere Teile pro Zyklus können das bereits hohe Crash-Potenzial der 5-Achsen-Bearbeitung erhöhen, wo lange Werkzeuglängen und beengte Platzverhältnisse das Risiko von Störungen erhöhen.

Schlechte Tage aufgrund von Maschinenkollisionen können leicht vermieden werden – es bedarf lediglich eines kleinen zusätzlichen Aufwands im Vorfeld und eines Softwarepakets, das darauf ausgerichtet ist, das Beste aus jeder Werkzeugmaschine herauszuholen, sagt Gene Granata, Produktmanager für die Werkzeugwegsimulationssoftware Vericut bei CGTech .

„Viele Geschäfte verlassen sich auf die Simulationsfunktionen ihres CAM-Systems, um Interferenzen zu erkennen“, sagt er. „Das Problem hier ist, dass ein Programm während der Werkzeugwegentwicklung gut auschecken kann, aber sobald es nachbearbeitet wurde, können Fehler eingeführt werden.“

Echte Werkzeugwegsimulation überprüft auch die gesamte Werkzeugmaschine, einschließlich Verfahrgrenzen, Verhalten bestimmter CNC-Steuerungsfunktionen wie dynamische Offsets und Fräserkompensation, das sich ständig ändernde Werkstück, die Vorrichtungen und Werkzeughalter und sogar die Klemmen, die den Schraubstock am Tisch halten. Dieses Maß an Realismus und Genauigkeit ist in keinem Programmiersystem zu erreichen.

Die Werkzeugwegsimulation bietet jedoch viel mehr als nur die Vermeidung von Kollisionen – sie erhöht auch die Bearbeitungseffizienz. Da 5-Achsen-Bearbeitungsvorgänge im Allgemeinen komplexer sind als diejenigen, die auf weniger leistungsfähigen Werkzeugmaschinen ausgeführt werden, ziehen viele Programmierer – insbesondere diejenigen, die neu in der 5-Achsen-Arbeit sind – Werkzeuge viel weiter zurück, als zum Freigeben des Werkstücks erforderlich ist.

Sie verwenden möglicherweise auch eine langsame Annäherung und langsame Positionierungsvorschübe, weil sie sich nicht sicher sind, wie sich die Maschine bewegen wird oder wie nahe das Werkzeug wirklich an einer möglichen Kollision mit etwas ist.

„Dafür verschwenden sie jede Menge Zeit und Bewegung und durchlaufen umfangreiche Erprobungsprozesse in der Werkstatt, während ein guter Simulator Ihnen genau zeigt, was in der Maschine vor sich geht und wie sie sich verhält“, sagt Granata. „Dadurch können Programmierer bei Positionierungsbewegungen näher am Teil bleiben, was die Gesamteffizienz erhöht, während sie gleichzeitig sicher sein können, dass es keine Probleme gibt, sobald der Auftrag den Boden berührt. Das Ziel sollte immer erster Teil, guter Teil sein.“

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5-Achsen-Bearbeitungstipp Nr. 3:Kalibrieren Sie Ihre CNC-Maschine für die richtige Ausrichtung 

Eine andere Möglichkeit, Ärger zu vermeiden, besteht darin, die Spindel und die Achsen der Maschine richtig ausgerichtet zu halten. Die meisten 5-Achsen-Bearbeitungszentren sind mit Tool Center Point (TCP) oder ähnlichen Steuerungsoptionen ausgestattet, um Oberflächenfehlanpassungen und geometrische Ungenauigkeiten zu vermeiden, die andernfalls auftreten könnten, wenn sich die Maschinenachsen von Ebene zu Ebene drehen. Aber wenn die Maschine selbst verstimmt ist, wird alles TCP der Welt nicht effektiv sein.

Die routinemäßige Maschinenkalibrierung ist bei jeder CNC-Werkzeugmaschine wichtig, bemerkt Tom Ellis, Marketing Manager der Laser- und Kalibrierungsproduktsparte von Renishaw, aber besonders bei 5-Achsen-Bearbeitungszentren.

„Angesichts des relativ hohen Rotationszentrums ist die Beseitigung aller Fehlausrichtungen von grundlegender Bedeutung für Ihre Fähigkeit, ein Teil korrekt herzustellen“, sagt er. „Deshalb haben wir das AxiSet entwickelt.“

Das AxiSet Check-Up-System sieht aus wie ein metallener Lutscher, der an einer magnetischen Basis befestigt ist. Der Schein kann trügen. Indem die Kalibrierkugel auf dem Tisch eines 5-Achs-Bearbeitungszentrums oder das Spannfutter einer Multitasking-Drehmaschine platziert und anschließend in verschiedenen axialen und radialen Positionen angetastet wird, lassen sich mechanische Formfehler schnell anzeigen und korrigieren.
Die Systemsoftware ist auch in der Lage, den genauen Drehpunkt zu bestimmen und diese Information an die Werkzeugmaschinensteuerung zu übermitteln. Das Ergebnis ist eine perfekte Ausrichtung aller Maschinenachsen und Drehpunkte.

„Wir verwenden das AxiSet zusammen mit dem XM-60-Mehrachsenkalibrator und dem QC20-W-Kugelstab auf unseren eigenen Werkzeugmaschinen“, sagt Ellis. „Viele Leute wissen es nicht, aber Renishaw ist ein bedeutender Hersteller, der jeden Monat etwa eine Million Teile für unsere verschiedenen Produkte herstellt. Die Routinekalibrierung liefert Daten über die Leistung einer Maschine und warnt die Menschen im Voraus vor potenziellen Problemen, ob es einen Unfall gegeben hat oder nicht, oder ob jemand einen gemeldet hat oder nicht.“

5-Achsen-Bearbeitung Tipp Nr. 4:Der Wert automatisierter Werkstückspannung

Brad Evans von Schunk hat noch einen Rat:Weg mit dem Schraubstockgriff.

„In einer Automatisierungssituation oder sogar für mehr Ergonomie haben Werkstätten die Wahl zwischen hydraulischer und pneumatischer Werkstückhaltung“, sagt er. „Hydraulik hat die Nase vorn in Bezug auf die Greifkraft, aber nicht viel, und wenn es jemals ein Leck im System gibt, sehen Sie sich eine mögliche Verunreinigung der Schneidflüssigkeiten und einen trockenen Boden rund um die Maschine an.“

Aus diesen Gründen hat pneumatisches Spannen in den letzten Jahren an Popularität und Leistungsfähigkeit zugenommen. Es ist einfach zu installieren und zu warten, und wenn es ein Leck gibt, entlüftet es in die Atmosphäre.

Keine große Sache. Laut Evans ist es recht einfach, eines der VERO-S-Schnellwechselfutter oder Pyramidenhalterungen für Druckluft anzuschließen und an eine SPS im Schaltschrank der Maschine anzuschließen, wenn ein automatisches Spannen und Lösen gewünscht wird.

Ansonsten sind ein Verteiler und ein handbetätigtes Ventil oder Ventile sowohl schnell als auch erschwinglich. In jedem Fall ist die automatisierte Werkstückspannung eines der Kästchen, die auf einem 5-Achsen-Bearbeitungszentrum überprüft werden sollten.

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