5-Achs-CNC-Maschinen: RTCP-Funktion & Vorteile gegenüber 3-Achs-Bearbeitung

Mit der Entwicklung von Werkzeugmaschinen werden diverse Geräte in der modernen Fertigung eingesetzt. Zur Lösung von Problemen komplexer Formbearbeitung, niedriger Effizienz u. a. zeigt 5-Achs-Bearbeitung ihre Vorteile. Hier diskutieren wir: Was ist eine 5-Achs-CNC-Maschine, ihre RTCP-Funktion und der Unterschied zwischen 3-Achs- und 5-Achs-CNC-Bearbeitung.

Was ist eine 5-Achs-CNC-Maschine?

Um zu verstehen, wie 5-Achs-CNC-Bearbeitung funktioniert, muss man die Maschine kennen. 5-Achs-CNC-Maschine = computergesteuerte Maschine mit Kapazität, Werkzeug oder Teil in fünf verschiedenen Achsen simultan zu bewegen – typischerweise zwei Drehachsen zu den drei Linearachsen (X, Y, Z). Die zwei Drehachsen A, B, C haben unterschiedliche Bewegungsmodi für technische Anforderungen diverser CNC-Produkte. Im mechanischen Design von 5-Achs-Bearbeitungszentren streben Hersteller stets neue Bewegungsmodi für höhere Ansprüche an.

Typische 5-Achs-CNC-Maschinentypen:

1. Drehtisch + schwenkbarer Spindelkopf
2. Doppelter Drehtisch
3. Doppelter schwenkbarer Spindelkopf
4. Drehtisch + Tischkippachse (Trunnion)

RTCP im 5-Achs-CNC-Bearbeitungszentrum

RTCP (Rotated Tool Center Point), auch TCPM, TCPC oder RPCP genannt, bezeichnet die Funktion, Drehachsen im konstanten Winkel zwischen Werkzeug und zu bearbeitender Oberfläche zu halten. Bei 5-Achs-Bearbeitung entsteht durch Drehbewegung zusätzliche Werkzeugspitzenbewegung beim Folgen des Werkzeugspitzenpfads und des Werkzeug-Werkstück-Winkels. Der Steuerpunkt des CNC-Systems stimmt oft nicht mit Werkzeugspitze überein – das CNC-System muss den Steuerpunkt automatisch korrigieren, damit die Werkzeugspitze der vorgegebenen Trajektorie folgt.

Vorteile der 5-Achs-Bearbeitung – Unterschied 3-Achs vs. 5-Achs

3-Achs-CNC-Maschinen sind in der CNC-Fertigungsindustrie verbreiteter (vertikal, horizontal, Portal). Vorteile der 5-Achs-CNC-Bearbeitung gegenüber 3-Achs:

1. Optimale Schnittzustände halten & Schneidbedingungen verbessern
   Bei 3-Achs verschlechtert sich Schnittzustand an Werkstückkante/-spitze. Für beste Bedingungen muss Werkstücktisch gedreht werden. Für unregelmäßige Ebene: mehrfaches Drehen in verschiedene Richtungen nötig. 5-Achs-Maschine vermeidet dies und erzielt bessere Oberflächenqualität.
2. Werkzeuginterferenz effektiv vermeiden
   Bei Laufradschaufeln, Blisks (Luftfahrt) kann 3-Achs-Maschine technologische Anforderungen durch Interferenz nicht erfüllen. 5-Achs-Maschine fertigt gewünschte Teile, nutzt kürzere Werkzeuge → höhere Systemsteifigkeit, weniger Werkzeuge, keine Spezialwerkzeuge nötig → Werkzeugkosteneinsparung.
3. Spannvorgänge reduzieren – 5-Seiten-Bearbeitung in einer Spannung
   5-Achs-Zentrum: 5-Seiten-Kantenbearbeitung, 5-Seiten-Polyeder, 5-Seiten-Rohrbearbeitung. Zudem Referenzwechsel reduziert, Bearbeitungsgenauigkeit verbessert.
4. Bearbeitungsqualität & Effizienz steigern
   5-Achs-Maschine nutzt Schneidkante des Fräsers – höhere Effizienz. Durch verkürzten Prozesskette & weniger Maschinen: weniger Vorrichtungen, kleinere Werkstattfläche, geringere Wartungskosten. 5-Achs-CNC ermöglicht CNC-Dienstleistern höhere Produktivität bei niedrigeren Kosten.
5. Produktionsmanagement vereinfachen
   5-Achs-CNC-Maschine verkürzt Fertigungskette drastisch, vereinfacht Produktionsmanagement & Terminierung – besonders bei komplexen Teilen.
6. F&E-Zyklus neuer Produkte verkürzen
   In Luftfahrt, Auto u. a.: neue Produkte & Formen mit komplexen Formen & hohen Präzisionsanforderungen. 5-Achs-Zentrum mit hoher Flexibilität, Präzision, Integration & Komplettbearbeitung löst Problem, verkürzt F&E-Zyklus stark, erhöht Erfolgsaussichten.