Fortgeschrittene 5-Achs-Bearbeitung & Multitasking: Präzision & Effizienz

Ursprünglich entwickelte sich das Bearbeitungszentrum in der Mitte des 20. Jahrhunderts aus der Vertikalfräsmaschine. Forschung und Entwicklung dieses Maschinentyps machten kontinuierliche Fortschritte in Labor und Industrie. Seither werden vielfältige Bearbeitungszentren branchenübergreifend für professionelle Präzisionsanwendungen eingesetzt und tragen zu breiten industriellen Erfolgen bei.

Bedeutung und Interpretation

Der Begriff „5-Achs“ beschreibt eine Vielzahl von CNC-Fräs- und Bohrmaschinen, die mehrere kritische Zubehörteile – Werkzeugmagazine (verschiedene Magazintypen), ATC (Werkzeugwechsler), angetriebener Revolver (hydraulisch), CMM (Koordinatenmessmaschine), Mehrfachtisch (verschiedene Führungsbewegungen) – im Maschinenrahmen vereinen. Neben Vertikal- und Horizontalmodellen gibt es weitere Kategorien im Bearbeitungszentrums-Portfolio – eine Klassifizierungsart.

Vertikale Bauweise

Das Vertikalbearbeitungszentrum (VMC) ist vertikal aufgebaut; das Werkzeug bearbeitet das Werkstück von oben nach unten. Horizontalbearbeitungszentren (HMC) haben horizontal angeordnete Spindeln, die Bearbeitung erfolgt nicht vertikal. Beide Bauweisen können mit 5 Achsen ausgestattet werden. Beim 5-Achs-Bearbeitungszentrum gibt es drei Hauptmethoden zur Realisierung der fünfachsigen Bewegung: Schwenkkopf (alle Bearbeitungswinkel realisierbar), 4+1- und 3+2-Konfigurationen – letztere bieten große Flexibilität und praktische Preise.

Alternative Wege zu 5 Achsen

Viele Wege führen zum Ziel. Das 3+2-Modell ist ein konventionelles 3-Achs-CNC-Bearbeitungszentrum, ergänzt um einen Tisch mit zwei weiteren Achsen. Damit können die X-, Y-, Z-Achsen in zwei neue Arbeitsdimensionen verschoben werden, um vielfältige Schnittwinkel zu ermöglichen. Die 4+1-Struktur funktioniert analog. Alle Mechanismen werden über die CNC-Steuerung synchronisiert, um die Zielgenauigkeit zu erreichen. Bei zu großen Werkstücken entstehen starke Vibrationen, die die Genauigkeit mindern; Hersteller fügen dann strukturelle Verstärkungen hinzu, um Leistung und Produktivität zu sichern.

Doppelständer und robuste Konstruktion

Der Doppelständer ist eine bewährte Lösung gegen Vibrationen und für höhere Genauigkeit. Doppelständer-Bearbeitungszentren gibt es als feststehende oder bewegliche Ständer. Bei festen Ständern sind beide unbeweglich; die bewegliche Variante ermöglicht eine zusätzliche Achse und erhöht die Bearbeitungsflexibilität erheblich. Das Portalbearbeitungszentrum (Gantry) ist ein hochentwickeltes Werkzeug für schwere Präzisionsaufgaben. Es entstand in der Mitte des 20. Jahrhunderts aus der Fräsmaschine und wird seither branchenweit eingesetzt. Fräsen nutzt ein rotierendes Werkzeug zur Materialabtragung durch Vorschub in eine oder mehrere Richtungen – von winzigen Teilen bis zu schweren Großfräsaufgaben. Wie das Drehen ist Fräsen eines der gängigsten Zerspanverfahren mit präzisen Toleranzen.