Mehrachsige CNC-Bearbeitung:3, 4 oder 5 Achsen – was ist das Richtige für Ihr Projekt?

Die Mehrachsenbearbeitung ist bei CNC-Bearbeitungsbetrieben und -Herstellern zu einer vorherrschenden Wahl geworden. Die enormen Fähigkeiten von CNC-Maschinen zur Herstellung verschiedener hochwertiger Produkte, die höchste Präzisionsanforderungen erfüllen, machen sie zur bevorzugten Wahl vieler Fachleute.

Allerdings ist die Auswahl des richtigen Maschinentyps bei der mehrachsigen CNC-Bearbeitung von entscheidender Bedeutung, um die besten Gestaltungsmöglichkeiten, Gesamtfähigkeiten des Bearbeitungsprozesses und die besten Kosten sicherzustellen. In diesem Artikel werden die mehrachsige Bearbeitung sowie ihre wichtigsten Arten und Vorteile erläutert. Lass uns eintauchen!

Was ist Mehrachsenbearbeitung?

Bei der mehrachsigen CNC-Bearbeitung handelt es sich um einen Prozess, der die Drehung/Bewegung des Schneidwerkzeugs in drei oder mehr verschiedene Richtungen ermöglicht. Im Allgemeinen steuert die numerische Computersteuerung die Bewegung des Schneidwerkzeugs. Die mehrachsige Bearbeitung ist aufgrund der höheren Anzahl an Achsen komplexer. Je höher die Anzahl der Achsen einer CNC-Maschine, desto höher ist der erforderliche Technologie- und Programmieraufwand.

Jede Achsenanzahl von mehr als 3 in einer CNC-Maschine gilt als Mehrachsenbearbeitung. In der Praxis verfügen CNC-Maschinen mittlerweile über bis zu 12 Achsen. Dadurch können CNC-Fräsmaschinen mit höheren Achsen bearbeitete Komponenten mit komplexen Spezifikationen erstellen.

Hauptarten der mehrachsigen Bearbeitung

Es gibt mehrere CNC-Maschinen mit bis zu drei bis zwölf einzelnen Achsen in verschiedenen Ebenen. Hier sind die wichtigsten Arten von Mehrachsen-Maschinenkonfigurationen.

3-Achsen-Bearbeitung

Eine 3-Achsen-CNC-Bearbeitung ist die einfachste Mehrachsenart. Normalerweise verfügt es über ein festes Werkstück und eine Spindel, die sich entlang der drei Achsen X, Y und Z bewegt. Die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung ist die einfachste Wahl für die Bearbeitung eines Werkstücks auf allen sechs Seiten.

Die 3-Achsen-CNC-Fräsen verfügen über eine Linearachse und zwei unabhängige Rotationsachsen. Eine elektrische oder mechanische Verbindung verbindet die drei Achsen und ermöglicht die Drehung des Schneidwerkzeugs entlang jeder Achse.

Die X-Achse verläuft parallel zum Schneidwerkzeug, sodass sich der Fräskopf entlang und quer über die Länge des Werkstücks bewegen kann. Die Y-Achse behält eine senkrechte Position zum Schneidwerkzeug bei, sodass der Fräskopf jedes Ende des Werkstücks erreichen kann. Ebenso steht die Z-Achse beim Anpassen des Z-Vorschubs senkrecht zum Schneidwerkzeug, sodass das Schneidwerkzeug entlang der Oberfläche des Werkstücks schneiden kann.

4-Achsen-Bearbeitung

Bei der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung werden computergesteuerte Fräsmaschinen mit vier Achsen verwendet, um dreidimensionale Werkstücke herzustellen. Diese CNC-Fräsmaschinen können ihre Werkzeuge in vier Richtungen bewegen. Sie sind leistungsstärker und bieten höhere Genauigkeiten als 3- und 2-Achsen-Maschinen.

Die erhöhte Genauigkeit bei 4-Achsen-Maschinen ist auf die Bewegungen der vierten Achse zurückzuführen. Es ermöglicht Bewegungen um die vertikale Achse und verleiht den Maschinen einen 360-Grad-Bewegungsbereich ohne spezielle Vorrichtungen.

Die zusätzliche Achse der 4-Achsen-Fräse macht sie zu einer wirtschaftlicheren Option als eine 3-Achsen-CNC-Fräse. Darüber hinaus bietet das 4-Achsen-Fräsen insgesamt eine bessere Qualität als das 3-Achsen-Fräsen, da vier Seiten gleichzeitig bearbeitet werden können, ohne dass das Werkstück neu positioniert werden muss. Dadurch vermeidet der Prozess Fälle wahrscheinlicher menschlicher Fehler.

5-Achsen-Bearbeitung

Die 5-Achsen-Bearbeitung ist eine vielseitige und beliebte mehrachsige subtraktive Fertigungsmethode. Dabei werden Maschinen mit fünf Achsen eingesetzt, um ein Ausgangsmaterial in die gewünschte Form zu schneiden. Es ist hilfreich zu beachten, dass die Anzahl der Achsen in einer Maschine häufig die Richtung des Werkzeugs und des Tisches bei der Bearbeitung bestimmt.

Allerdings hat die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung aufgrund der höheren Anzahl an Achsen und Möglichkeiten einen erheblichen Vorteil gegenüber der 3-Achsen-Bearbeitung. Die 5-Achsen-Maschinen ermöglichen eine Drehung in zwei Ebenen sowie die Fähigkeit der Schneidwerkzeuge, sich in drei Richtungen zu bewegen. Darüber hinaus können 5-Achsen-CNC-Fräsmaschinen hochkomplexe Aufgaben fehlerfrei bewältigen.

Eine 5-Achsen-Maschine verwendet diese drei Linearachsen und zwei zusätzliche Achsen – A und B. Die A-Achse gibt die Drehachse entlang der X-Achse an, während die B-Achse die Drehung/Bewegung um die Y-Achse angibt. Es gibt jedoch Fälle, in denen sich die Maschine auf die C-Achse statt auf die B-Achse bewegt. Die C-Achse gibt die Drehung entlang der Z-Achse an.

Vorteile der Mehrachsenbearbeitung

CNC-Bearbeitungsbetriebe und Unternehmen profitieren von den zahlreichen Vorteilen der Mehrachsbearbeitung und machen sie zum idealen Verfahren für verschiedene Anwendungen. Hier sind einige dieser Vorteile:

1. Reduzierte Arbeitskosten und Produktionszeit

Mehrachsmaschinen sind fortschrittliche Maschinen mit numerischer Computersteuerung. Es handelt sich um einen automatisierten Bearbeitungsprozess, der die Arbeitskosten senkt, da der Bediener kaum oder gar nicht an den Bearbeitungsvorgängen beteiligt ist.

Die mehrachsige Bearbeitung erfordert keine manuellen Arbeiten wie Neumontagen. So können Sie Teile viel schneller bearbeiten, ohne ständig die Einstellungen ändern zu müssen. Sie können auch Teile mit komplizierten Designs schneller herstellen und so die Markteinführungszeit Ihres Produkts optimieren.

2. Hochwertige Oberflächenveredelung

Die Schneidwerkzeuge von Mehrachsenmaschinen sind in der Regel kürzer und verfügen über eine hohe Manövrierfähigkeit, sodass diese Werkzeuge näher an der zu schneidenden Oberfläche angebracht werden können. Dadurch werden Vibrationen oder Bearbeitungsgeräusche reduziert, wenn sich diese CNC-Schneidwerkzeuge mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Die bearbeiteten Teile erhalten eine hervorragende Oberflächengüte.

3. Höhere Teilegenauigkeit

Ein weiterer Vorteil der Mehrachsenbearbeitung ist die höhere Genauigkeit der bearbeiteten Teile aufgrund ihres großen Bewegungsbereichs. Diese CNC-Fräsen helfen bei der Herstellung komplexer Teile oder beim Schneiden beliebiger Oberflächen in einer Aufspannung. Dadurch wird die Anzahl der erforderlichen Prozesse und Geräte zur Herstellung eines Teils reduziert und gleichzeitig eine höhere geometrische Genauigkeit gewährleistet. Ebenso werden menschliche Elemente eliminiert, die Bearbeitungsfehler verursachen könnten.

4. Erhöhte Lebensdauer von Werkzeugen

Herkömmliche Maschinen verwenden Schneidwerkzeuge zum Schneiden eines Werkstückmaterials, das sich häufig schnell abnutzt, was zu einer Verzögerung der Produktionszykluszeit und einer geringen Genauigkeit führt. Das Schneidwerkzeug von mehrachsigen CNC-Fräsmaschinen verschleißt jedoch nicht so schnell, da das Werkzeug oder der Tisch gleichmäßig geneigt werden, um einen perfekten Schnittwinkel zu erzielen.

Darüber hinaus können Sie die Mehrachsenmaschinen so programmieren, dass sie mit unterschiedlichen Seiten jeder Klinge schneiden, um die Langlebigkeit des Schneidwerkzeugs zu gewährleisten.

5. Herstellung komplexer Formen

Die mehrachsigen Maschinen ermöglichen es Herstellern aufgrund der zusätzlichen Bewegungen/Achsen, komplexe Winkel und Bögen reibungslos zu bearbeiten. Maschinisten müssen spezielle Vorrichtungen und Maschinistenschraubstöcke verwenden, um anspruchsvolle Muster für herkömmliche 3-Achsen-Maschinen zu erstellen. Mehrachsmaschinen tragen jedoch dazu bei, die Herstellung komplexer Designs wirtschaftlicher zu machen.

Welche Unterschiede gibt es zwischen der 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?

Es ist unerlässlich, die Herausforderungen und Überlegungen verschiedener mehrachsiger CNC-Bearbeitungen zu verstehen. Es trägt dazu bei, ein Gleichgewicht zwischen Faktoren wie Kosten, Produktqualität und Zeit aufrechtzuerhalten.

Beim Vergleich der 3-, 4- und 5-Achsen-Bearbeitungsmöglichkeiten ist die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung nicht immer für alle Produkte geeignet, obwohl sie effektiver ist als die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung und die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung.

Außerdem sind nicht alle Produkte, die für die 3-Achsen-Bearbeitung geeignet sind, ideal für die 5-Achsen-Bearbeitung. Wenn jedoch ein mit 3-Achsen-Bearbeitung bearbeitetes Produkt für die 5-Achsen-Bearbeitung geeignet ist, steigen seine Produktionskosten astronomisch an.

Wenn Sie die Unterschiede zwischen diesen Bearbeitungsprozessen verstehen, können Sie sicherstellen, dass Sie die richtige Maschine für Ihr Produkt auswählen, ohne Kompromisse bei den wesentlichen Parametern einzugehen. Hier sind die Unterschiede zwischen diesen Mehrachsenbearbeitungen.

1. Genauigkeit und Präzision

Hohe Genauigkeit und geringe Toleranzen gehören zu den Haupteigenschaften der CNC-Bearbeitung. Obwohl die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung eine gute Präzision aufweist, besteht aufgrund der ständigen Neupositionierung des Werkstücks wahrscheinlich die Möglichkeit von Fehlern. Diese Fehlerquote ist jedoch für die meisten Anwendungen unbedeutend. Dennoch kann die kleinste Abweichung bei sensiblen Luft- und Raumfahrtanwendungen zu Komplikationen führen.

Bei 4- und 5-Achsen-Maschinen hingegen ist keine Neupositionierung erforderlich; Daher treten bei der 3-Achsen-Bearbeitung normalerweise keine Abweichungsfehler auf. Diese 4- und 5-Achsen-CNC-Maschinen können einem Werkstück auf mehreren Ebenen/Positionen mit einer einzigen Vorrichtung Merkmale hinzufügen. Allerdings ist die konsequente Neupositionierung bei der 3-Achsen-Bearbeitung ein Faktor, der die Bearbeitungsabweichung beeinflusst.

2. Arbeitsprinzipien

Alle CNC-Bearbeitungen haben das gleiche Funktionsprinzip. Das computergesteuerte Schneidwerkzeug dreht sich um das Werkstückmaterial, um die gewünschten Schnitte auszuführen. Außerdem steuern G-Codes oder M-Codes die Bewegung des Schneidwerkzeugs von CNC-Maschinen relativ zum Werkstück.

Die Fähigkeit, sich um verschiedene Ebenen zu drehen, weist jedoch auf die Unterschiede zwischen den 3-, 4- und 5-Achsen-Maschinen hin. Sowohl 5-Achsen- als auch 4-Achsen-CNC-Maschinen ermöglichen die Drehung/Bewegung entlang einer anderen Achse und ermöglichen so die Bearbeitung von Produkten mit komplexen Formen und Geometrien.

3. Anwendungen

Die Anforderungen oder die Designkomplexität eines Produkts und nicht die Branche bestimmen die ideale mehrachsige Bearbeitung für ein Produkt. Dadurch können Sie mit einer 3-Achsen-Maschine ein einfaches Luft- und Raumfahrtbauteil erstellen. Die Entwicklung komplexer Komponenten für andere Branchen kann jedoch auch mit einer 4- oder 5-Achsen-CNC-Fräse erfolgen.

4. Kosten

Die Kosten sind ein weiterer Hauptparameter für die Unterschiede zwischen der 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-Bearbeitung. Im Allgemeinen ist die 3-Achsen-Maschine die wirtschaftlichste Option in Anschaffung und Wartung. Dennoch wirken sich Faktoren wie die Verfügbarkeit von Maschinenbedienern und Vorrichtungen häufig auf die Kosten für den Betrieb der 3-Achsen-Maschinen in einer Werkstatt aus.

Mittlerweile sind 4- und 5-Achsen-Maschinen fortschrittlich und bieten erweiterte Funktionen, was sie relativ teuer macht. Ihre enormen Fähigkeiten machen sie jedoch zur perfekten Wahl für einzigartige Bedingungen.

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Noch wichtiger ist, dass wir über einen hauseigenen Shop mit erfahrenen Fachleuten verfügen, die Sie bei allen Schritten begleiten. Dies trägt dazu bei, mögliche Komplikationen oder Fehler in der Programmier-, Produktions- oder Postproduktionsphase zu vermeiden. Dank unserer professionellen CNC-Fräsdienstleistungen können wir auch die Anforderungen der Lieferkette erfüllen. Kontaktieren Sie uns noch heute und lassen Sie uns über Ihr nächstes Projekt sprechen!

FAQs

Inwiefern ist die mehrachsige CNC-Bearbeitung besser als die manuelle Bearbeitung?

Die mehrachsige CNC-Bearbeitung hat gegenüber der manuellen Bearbeitung in Bereichen wie Genauigkeit und Präzision, Produktionsgeschwindigkeit, Kosten und Effizienz die Nase vorn. Außerdem weist die CNC-Bearbeitung im Vergleich zur manuellen Bearbeitung eine geringere Abriebrate auf.

Inwiefern ist die 5-Achsen-Maschine besser als die 3-Achsen-Maschine?

Die 5-Achsen-Bearbeitung bietet im Vergleich zur 3-Achsen-Bearbeitung eine höhere Präzision, höhere Genauigkeit, umfangreiche Designflexibilität und schnellere Durchlaufzeiten.