3-Achs vs. 5-Achs CNC-Bearbeitung: Was passt zu Ihrem Projekt?

Das Produktteam hat viele Optionen für die Mehrachsbearbeitung, von 3 Achsen bis 5 Achsen und sogar 9 Achsen. Was sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Typen? In diesem Artikel analysieren wir die wichtigsten Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen zwei populären Arten der CNC-Bearbeitung (3-Achs und 5-Achs) und erklären, wann es sinnvoller sein könnte, die eine oder die andere zu verwenden.

Was ist 3-Achs-CNC-Bearbeitung?

Nachdem der Bediener die Fräsenweisungen in den Computer eingegeben hat, erledigt die 3-Achs-CNC-Maschine die Aufgabe automatisch, indem sie das Werkzeug entlang 3 Achsen schneidet – X, Y, Z, also von links nach rechts, vorne nach hinten und oben nach unten. CNC-Fräsen und CNC-Drehen gehören zur Kategorie der 3-Achs-Bearbeitung. Ihre Funktion ist jedoch leicht unterschiedlich.

3-Achs-Fräsen wurde aus der Praxis der Drehfeilen entwickelt. Es ist ein Fräsprozess, der auf der X- und Y-Achse durchgeführt wird. Bei der 3-Achs-Bearbeitung bleibt das Werkstück stationär, während das Werkzeug entlang 3 Achsen bewegt wird, um das Teil zu fräsen. 3-Achs-Bearbeitung bleibt eine der am weitesten verbreiteten Techniken für die Herstellung mechanischer Teile für automatisierte/interaktive Operationen, Nutfasen, Bohren und Schneiden scharfer Kanten. Da 3-Achs-Bearbeitung nur auf 3 Achsen durchgeführt wird, ist sie relativ einfach und kann Material von 3 Achsen vorwärts, rückwärts, links, rechts, oben und unten entfernen. Obwohl dies der grundlegendste CNC-Drehprozess ist, kann er je nach Produktionsumfang und Werkstückanforderungen variieren.

Im Gegensatz dazu wird beim CNC-Drehen das Werkstück an einer rotierenden Spindel befestigt, und die Drehmaschine bearbeitet das Teil. Wenn die Spindel das Werkstück zur Rotation hält, verfolgt der Zentrierbohrer oder das Schneidwerkzeug den inneren und äußeren Umfang der Baugruppe oder erstellt Bohrungen entlang der Mittelachse. Im Vergleich zu CNC-Fräsmaschinen produzieren CNC-Drehmaschinen Teile schneller und bei geringeren Stückkosten, was der Serienfertigung zugutekommt.

Was ist 5-Achs-CNC-Bearbeitung?

Eine 5-Achs-Maschine basiert auf einem Werkzeug, das sich in 5 verschiedene Richtungen bewegt – X, Y, Z und A und B, um die sich das Werkzeug dreht. Die Verwendung einer 5-Achs-CNC-Maschine ermöglicht es dem Bediener, ein Teil in einer einzigen Operation aus allen Richtungen anzufahren, wodurch die manuelle Neupositionierung des Werkstücks zwischen den Operationen entfällt. 5-Achs-CNC-Bearbeitung spart Zeit und ist ideal für die Herstellung komplexer und präziser Teile, wie sie in der Medizintechnik, Öl- und Gasindustrie sowie Luft- und Raumfahrt vorkommen. Es gibt verschiedene Arten von 5-Achs-Maschinen, die Produktteams kennen sollten, darunter indexierte 5-Achs-CNC-Maschinen, kontinuierliche 5-Achs-CNC-Maschinen und Fräsbearbeitungszentren.

Wie beim 3-Achs-CNC-Fräsen bewegt sich das Werkzeug bei der indexierten 5-Achs-CNC-Bearbeitung nur entlang 3 Achsen und hält keinen kontinuierlichen Kontakt mit dem Werkstück. Allerdings können sich der Arbeitstisch und der Fräskopf automatisch in beide Richtungen drehen. Die indexierte 5-Achs-Bearbeitung eignet sich hervorragend für die Herstellung von Gehäusen, Spannvorrichtungen und Vorrichtungen. Sie liegt in Bezug auf Geschwindigkeit, Genauigkeit und Fähigkeit, komplexe geometrische Formen zu bewältigen, zwischen 3-Achs-CNC-Fräsen und kontinuierlicher 5-Achs-CNC-Bearbeitung.

Bei der kontinuierlichen 5-Achs-CNC-Bearbeitung können sich Werkzeug und Werkstück während des Betriebs gleichzeitig drehen und bewegen, was Zeit spart und es Bedienern ermöglicht, komplexe geometrische Formen mit organischen Oberflächen zu erstellen. Die kontinuierliche 5-Achs-CNC-Bearbeitung bietet verbesserte Oberflächengüte, Geschwindigkeit und dimensionsstabile Ergebnisse, hat aber die höchsten Kosten pro Teil.

Vergleich zwischen 5-Achs und 3-Achs

Die Genauigkeit von 5-Achs-CNC-Maschinen ist höher als die von 3-Achs-CNC-Maschinen – das ist völlig eine Hypothese. Es ist durchaus möglich, dass High-End-3-Achs-Maschinen in Bezug auf Fertigungsgenauigkeit mehrere Stufen über gewöhnlichen 5-Achs-Maschinen liegen. Mit der Einbeziehung der 3-Achs-Maschinen X/Y/Z 3 linearen Achsen ist die Struktur relativ einfach. Wenn das 3-Achs-Bearbeitungszentrum bearbeitet, ändert sich die Richtung der Werkzeugachse nicht, der Bewegungsmodus ist ebenfalls begrenzt, und die Programmierung ist relativ einfach.

Das im Bild erwähnte "Hängen" bedeutet, dass es eine Drehachse gibt, die nicht senkrecht zu den 3 linearen Achsen steht, was relativ selten ist. Ihre Bewegungsbeziehung ist komplexer, aber die Struktur ist relativ kompakt, und die dynamische und statische Steifigkeit ist gut.

Die Hauptvorteile der 5-Achs-Bearbeitung

• Weniger Zeit für Spannwechsel

Durch die Existenz der zwei Drehachsen der 5-Achs-Maschine kann das Werkzeug das Werkstück aus jeder Richtung anfahren, und alle Flächen außer der Aufspannfläche können in einer einzigen Spannung bearbeitet werden. "Reduzierung der Spannvorgänge" kann zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen für das Streben nach hoher Effizienz und hoher Präzision. Einerseits spart die Reduzierung der Spannvorgänge Zeit, verringert die Arbeitsbelastung der Arbeiter und verbessert die Bearbeitungseffizienz.

• Optimalen Schneidzustand des Werkzeugs beibehalten und Bearbeitungsbedingungen verbessern

Wegen der Funktion der 5-Achs-Maschine kann das Werkzeug das Werkstück aus jeder Richtung anfahren, sodass das Werkzeug das Werkstück im optimalsten Winkel schneiden kann. Dies kann auch die Bearbeitungseffizienz und -qualität verbessern.

• Interferenzen effektiv vermeiden

Wegen der Existenz der zwei Drehachsen der 5-Achs-Maschine kann das Werkzeug das Werkstück aus jeder Richtung anfahren, was den Bearbeitungspfad flexibel und veränderlich macht. Es kann Interferenzprobleme während der Bearbeitung effektiv vermeiden. Es verkürzt den Entwicklungszyklus. Dies ist auch der natürliche Effekt, der nach Verbesserung von Qualität und Effizienz erreicht wird.

Fazit

Kurz gesagt, der Hauptunterschied zwischen 3-Achs und 5-Achs liegt hauptsächlich in der Bearbeitungsfähigkeit. Eine 5-Achs-Maschine kann die Arbeit einer 3-Achs-Maschine erledigen, aber umgekehrt nicht. Dies zeigt, dass die Existenz von zwei Drehachsen der 5-Achs-Maschine stärkere Bearbeitungsfähigkeiten verleiht.

Obwohl beide hochgradig vielseitige, automatisierte und reproduzierbare Produktionsprozesse sind, die es Ihnen ermöglichen, präzise Komponenten schnell und kosteneffizient zu erstellen, können Sie sich aus verschiedenen Gründen für eine von ihnen entscheiden.

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