Was ist 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?

In der subtraktiven Fertigung ist die Auswahl der besten Maschine für Ihre speziellen Produktionsanforderungen sehr wichtig. Von der Materialauswahl über Geometrien bis hin zu Rüstzeiten und mehr kann die richtige Maschine zu einer höheren Produktionseffizienz und Kosteneinsparungen führen. In der medizinischen Industrie wird für Teile, die hohe Toleranzen erfordern und aus komplexen Geometrien bestehen können, häufig eine 5-Achsen-CNC-Bearbeitung verwendet. Dies reduziert die Anzahl der komplexen Teileeinstellungen, die erforderlich sind, wenn mehrere Achsen auf ihre jeweiligen Bezugspunkte bearbeitet werden.

Die Achsen in der CNC-Bearbeitung

5-Achsen-CNC-Bearbeitung sind Bahnen, auf denen sich die Teile oder Werkzeuge gleichzeitig bewegen können. Die Hauptachsen:X, Y und Z sind Teil des grundlegenden kartesischen Koordinatensystems, das erstmals im 16. Jahrhundert vom Mathematiker und Philosophen Rene Descartes vorgeschlagen wurde. Dies wird verwendet, um den dreidimensionalen Raum zu beschreiben und kann als drei senkrechte Linien dargestellt werden, die in verschiedene Richtungen verlaufen. Die drei Achsen schneiden sich an einem Punkt in der Mitte, der als Ursprung bezeichnet wird und als Referenzpunkt zum Messen der Länge entlang jeder Achse verwendet wird.

Die letzten beiden Achsen, A und B, sind schwieriger zu verstehen. Diese beiden Achsen drehen sich um die X- und Y-Hauptachsen und können als der Teil des Objekts angesehen werden, der sich entlang der Hauptachsen nach unten bewegt. Die zusätzliche Achse namens C, die sich um die Z-Achse dreht, ist ebenfalls vorhanden, wird jedoch normalerweise nicht in CNC-Bearbeitungsprozessen verwendet.

Wie leistungsfähig sind 5-Achsen-CNC-Maschinen?

Eine 5-Achs-CNC-Maschine liefert sehr präzise Ergebnisse. Diese fortschrittlichen CNC-Maschinen sind in der Lage, komplexe Werkstücke aus Aluminium, Stahl, Messing und Polymeren herzustellen. Und dies alles wird durch die Verwendung von fünf Arten unterschiedlicher Bewegungen relativ zum Werkstück erreicht. Zum Beispiel wird Aluminiumblock zusätzlich zu zwei Rotationsbewegungen des Werkstücks entlang der X-, Y- und Z-Achse bearbeitet. Diese zusätzlichen Bewegungen sorgen für verbesserte Flexibilität und Präzision. Dies ist mit herkömmlichen 3-Achs-Maschinen nicht möglich. Mit der 5-Achsen-Bearbeitung können hochkomplexe und aerodynamische Teile hergestellt werden. Diese Art der Bearbeitung wurde zur Herstellung von Fahrwerken, Schotten und mehr verwendet.

Das Entfernen von schwerem Material oder Leichtbau ist eine gängige Technik in der Luft- und Raumfahrt und im Automobildesign. Der Leichtbau hat die Nachfrage nach der 5-Achs-Bearbeitung erhöht. Und die Nachfrage in diesen und anderen Branchen wächst. Durch die 3-Achsen-Bearbeitung kann während des Schruppprozesses leicht Gewicht entfernt werden, aber diese Technologie kann nicht die saubere Endbearbeitung bieten, die für bestimmte Teile erforderlich ist, die eine hohe Präzision erfordern, sowie mit minimalen Teileeinstellungen.

Die verkürzte Zykluszeit ist ein weiterer großer Vorteil der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung gegenüber der 3- oder 4-Achsen-CNC-Bearbeitung und der 2D-Bearbeitung. Eine 5-Achsen-CNC-Maschine kann komplizierte Formen in einem Setup bearbeiten. Weniger Einstellungen bedeuten ein verringertes Potenzial von Toleranzproblemen zwischen den einzelnen Teilebezugspunkten. Wenn Sie die Anzahl der Rüstzeiten reduzieren, verkürzen sich die Durchlaufzeiten. Daher können Kleinserien von Teilen schnell durch den Produktionsprozess bewegt werden, und die Reaktionsfähigkeit der Kunden wird erhöht. Durch die Minimierung der Bewegung der Teile in die Arbeitsvorrichtungen können durchschnittlich 40 Minuten pro Stück eingespart werden. Für das Prototyping und die Kleinserienfertigung bedeutet diese Zeitersparnis eine erhebliche Kosteneinsparung. Mit einer einzigen Einrichtung ist die 5-Achsen-Maschine in der Lage, Materialien zu bearbeiten und innerhalb jeder Achse 360 ​​Freiheitsgrade für die Bearbeitung zu schaffen.

Die Fixture- und Jog-Reduktionen

5-Achs-Maschinen können praktisch jede Oberfläche bearbeiten. Dies trägt dazu bei, die Notwendigkeit mehrerer Setups oder spezieller Vorrichtungen und Vorrichtungen zu reduzieren. Aufgrund des Bewegungsbereichs des Schneidkopfs und der zusätzlichen Rotationsachsen können diese Maschinen 5 Seiten eines Teils erreichen. Dies bedeutet, dass weniger Neubefestigungen und weniger unnötige Einstellungen erforderlich sind. Das spart nicht nur Taktzeit, sondern auch Geld und Bedienfehler. Darüber hinaus besteht bei mehreren Einstellungen immer die Möglichkeit einer falschen Ausrichtung, wenn das Teil bewegt wird.

5-Achsen-Maschine hilft, die Arbeitskosten pro Teil zu senken

Durch die Entscheidung für eine 5-Achsen-Maschine können Zeitverschwendung und Folgekosten, die jedes Mal entstehen, wenn ein Maschinenbediener ein Teil berührt, eliminiert werden. Durch die Reduzierung der Zeit, die zum erneuten Fixieren des Teils benötigt wird, werden auch die Arbeitskosten reduziert. Das heißt, je weniger Zeit ein Bediener benötigt, um ein Teil zu berühren, desto geringer sind die Kosten.

Vorteile der Wahl eines 5-Achsen-CNC-Bearbeitungssystems

Fortschrittliche Systeme gelten als überlegen gegenüber herkömmlichen 3-Achsen-Maschinen und ihre Popularität wächst jedes Jahr weiter. Die zusätzlichen A- und B-Achsen erweitern eine unendliche Anzahl von Fertigungsmöglichkeiten. Schneidkopf und Werkzeuge können nun aus nahezu allen möglichen Positionen an das Werkstück heranfahren. Dies gewährleistet eine einfache Bearbeitung, ohne dass das gesamte System neu positioniert werden muss. Dies ist auf Maschinen mit weniger als fünf Achsen nicht möglich, es sei denn, das Teil wird neu positioniert.

Außerdem findet mit dem Produkt weniger Materialhandhabung statt, da weniger Neupositionierung erforderlich ist. Dies führt zu Zeiteinsparungen und zur Reduzierung menschlicher Fehler sowie Produktionskosten. Mit den zusätzlichen Achsen können jetzt komplexe Teile erstellt werden, und Aufträge, die nur drei Achsen erfordern, können mit einer 5-Achs-Maschine schneller abgeschlossen werden. Dies liegt daran, dass das Schneidwerkzeug tangential zur Schnittfläche bleibt, wodurch wiederum bei jedem Durchgang mehr Material entfernt wird.

Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist eine verbesserte Oberflächenbeschaffenheit. Dies liegt daran, dass unterschiedliche Ausrichtungen der Teile es dem Produkt ermöglichen, näher an das Schneidwerkzeug heranzukommen. Dies führt zu weniger Vibrationen des Werkzeugs und einer insgesamt glatten Oberflächenbeschaffenheit. Konstruktionssoftware wie PowerMill von Autodesk kann diesen Prozess vervollständigen, indem sie eine umfangreiche Bibliothek von Werkzeugwegen für eine größere Optimierung und minimalen manuellen Feinschliff anbietet.

5-Achsen-CNC-Maschinen sind vielseitige Fertigungsmaschinen, die davon profitieren, bis zu fünf verschiedene Achsen gleichzeitig einzusetzen. Drei Linearachsen und zwei Rotationsachsen. Ihre Bearbeitungsmöglichkeiten sind vielfältiger als bei einer normalen 3-Achs-CNC-Maschine. 5-Achsen-CNC-Maschinen können so ausgestattet werden, dass mehrere Aufspannungen entfallen und somit der Bedarf an ständiger Überwachung reduziert, die Effizienz gesteigert und eine Bearbeitung in einer Aufspannung oder „Done-In-One“ erreicht werden kann. Eine 5-Achsen-CNC-Maschine ist ein zusätzliches Arbeitspferd für jede Maschinenwerkstatt. Bei effizienter Nutzung können damit komplette Teile ohne zusätzliche Einrichtung hergestellt werden. Dadurch werden Ausfallzeiten drastisch reduziert.

Vorteile der 5-Achsen-Bearbeitung für verschiedene Branchen

• Automobilindustrie

Die Autoindustrie erfordert ein hohes Produktionsvolumen mit kritischen Anforderungen an Qualität und Konsistenz. Jede Komponente muss innerhalb einer bestimmten Toleranz für sichere Fahrzeuge passen. Die meisten Komponenten in der Autoindustrie werden mit kostengünstigen Großserienprozessen wie Stanzen, Kunststoffspritzguss und Gießen hergestellt. Diese wirtschaftlichen und schnellen Techniken erfordern jedoch fortschrittliche und hochpräzise Werkzeuge, und dies ist eine ideale Situation für die 5-Achsen-Bearbeitung.

• 5-Achsen-Bearbeitung in der medizinischen Industrie

Wie die Luft- und Raumfahrtindustrie hat auch die medizinische Industrie einen äußerst strengen Qualitätsanspruch. Bestimmte medizinische Teile können sich bei nachteiligen Qualitätsproblemen direkt und unmittelbar auf die Gesundheit oder Überlebensrate einer Person auswirken. Einige medizinische Komponenten haben organische Formen, die aus exotischen Materialien herausgearbeitet wurden, damit sie in einen Patienten implantiert werden können. 5-Achsen-CNCs können sowohl diese Art von Materialien bearbeiten als auch die organischen Formen solcher Implantate handhaben. Abgesehen von Implantaten besteht auch ein Bedarf an 5-Achsen für andere medizinische Anwendungen wie medizinische Impeller und CT-Scanner-Komponenten.

• 5-Achsen-Bearbeitung in der Energiewirtschaft

Die Energiewirtschaft ist ein wichtiger Bestandteil anderer Branchen. Es ist riesig und enthält viele verschiedene fortschrittliche Fähigkeiten und Technologien. Von Kraftwerken über Solarstromsysteme bis hin zu noch exotischeren Technologien wie der Kernfusion besteht ein Bedarf an fortschrittlichen Komponenten. Diesen intensiven Anforderungen ist diese anspruchsvolle Spezifikation von Technik, Materialwissenschaft und Fertigung geschuldet. Und es besteht ein Bedarf an Bearbeitungssystemen, die fortschrittliche Komponenten zuverlässig herstellen können, und hier glänzt die 5-Achsen-Maschine wirklich.