Was ist 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?

Bei der Herstellung von Produkten im Zusammenhang mit der CNC-Bearbeitung gibt es viel Wissenswertes über CNC-Bearbeitungsachsen. Dies liegt an ihrer Bedeutung und an der Tatsache, dass die meisten modernen CNC-Maschinen in der Regel mit 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung arbeiten.

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung. Dazu gehört die Vorstellung ihrer Grundprinzipien, ihrer Unterschiede und der Auswahl eines Modells für Ihr Bearbeitungsprojekt.

Was ist 3-Achsen-CNC-Bearbeitung?

Um die Arbeitsmechanismen der 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung zu verstehen, müssen Sie sich ein klares Bild von der 3-Achsen-Bearbeitung machen, die immer noch die am weitesten verbreitete Form ist CNC-Bearbeitung mehr Informationen.

Ein typischer 3-Achsen-CNC-Bearbeitungsprozess umfasst drei Mechanismen bei der Teileerstellung. Bei einer davon handelt es sich um die Auf- und Abbewegung der Spindel, bei den anderen um die Bewegung der Spindel hin und her sowie vor und zurück.

Einschränkungen der 3-Achsen-CNC-Bearbeitung

Die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung erfolgt entlang drei Achsen (XYZ). Dies ist zwar eine geeignete Arbeitsweise, weist jedoch einige schwerwiegende Einschränkungen auf.

Zum einen bleibt der Winkel des Schneidwerkzeugs gleichmäßig, was das Wegschneiden von Materialteilen an schwer zugänglichen Stellen des Werkstücks erschwert. Außerdem kann es erforderlich sein, mehrere Einstellungen für ein Teil vorzunehmen, was die Produktivität drastisch verringert. Diese Einschränkungen sind für den immer häufigeren Einsatz der 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung verantwortlich.

Was ist 4-Achsen-CNC-Bearbeitung?

Aufgrund der oben erläuterten Einschränkungen der 3-Achsen-Bearbeitung erfreuten sich die 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung immer größerer Beliebtheit. Der 4-Achsen-CNC-Bearbeitungsprozess umfasst den gleichen Wirkmechanismus. Dem Namen nach ist jedoch eine zusätzliche Achse enthalten.

Bei einer 4-Achsen-CNC-Maschine bewegt sich die Spindel entlang dreier Achsen: auf und ab, seitwärts und vor und zurück, während das Werkstück auf dem Maschinentisch stationär bleibt. Die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung dreht sich weiter entlang der X-Achse, auch A-Achse genannt. Diese zusätzliche Achse ermöglicht den Einsatz der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung in Situationen, in denen Lochbohrungen oder Ausschnitte erforderlich sind.

Im Allgemeinen wird die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung der 3-Achsen-CNC-Bearbeitung vorgezogen, da sie den Produktionsprozess beschleunigt und die Genauigkeit verbessert. 

Was ist 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?

Ein 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsprozess ähnelt auch stark einem 3-Achsen-CNC-Bearbeitungsprozess. Es verfügt jedoch über einige sehr wichtige Funktionen, die diese beiden zusätzlichen Achsen und eine wesentlich größere Flexibilität beim Schneiden bieten.

Bei einer 5-Achsen-CNC-Bearbeitung bewegen sich Spindel und Schneidwerkzeug entlang dreier Achsen. Es gibt jedoch auch andere Drehungen auf der X-Achse (A-Achse genannt), der Y-Achse (B-Achse genannt) und der Z-Achse (C-Achse genannt). 5-Achsen-Maschinen können je nach Konfiguration zwei dieser Rotationsachsen nutzen.

5-Achsen-CNC-Bearbeitung wird aufgrund dieser Funktion in unterschiedlichen Funktionen eingesetzt. Es kann Fräsen, Drehen usw. ausführen. Daher benötigen Sie nur eine einzige Maschine, um mehrere Teile zu bearbeiten.

· 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung

Der 3+2-Achsen-Bearbeitungsprozess ist eine Unterart des 5-Achsen-Bearbeitungsprozesses, der seinem Namen nach eine Art Mittelweg zwischen der 3-Achsen- und der 5-Achsen-Bearbeitung darstellt. Dennoch handelt es sich um eine schnelle und hocheffektive Form der 5-Achsen-Bearbeitung. Es wird manchmal als bekannt positionelle 5-Achsen-Bearbeitung.

Bei der 3+2-Achsen-Bearbeitung ändert sich der Winkel des Schneidwerkzeugs nicht, wenn sich die Spindel oder der Tisch um die beiden zusätzlichen Achsen dreht. Dadurch steht das Schneidwerkzeug nicht immer senkrecht zum Teil und erzeugt nicht immer perfekte Schnitte.

Es gibt jedoch eine Form der 3+2-Achsen-Bearbeitung, die als indexierte 3+2-Achsen-Bearbeitung bezeichnet wird. In dieser Form kann der Winkel des Schneidwerkzeugs zwischen den Schnitten manuell angepasst werden.

· Simultane 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Bei der 5-Achsen-Bearbeitung, bei der das Schneidwerkzeug immer senkrecht zum Teil gehalten werden kann, handelt es sich um eine kontinuierliche oder simultane 5-Achsen-Bearbeitung. Dieses Verfahren kann eine hervorragende Oberflächengüte liefern und den Zugang zu schwer zugänglichen Bereichen ermöglichen. Allerdings ist sie langsamer als die 3+2-Achsen-Bearbeitung.

Unterschiede zwischen 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Der Hauptunterschied zwischen der 4-Achsen- und der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung liegt in den zusätzlichen Achsen, die sie haben, und dies führt darüber hinaus zu weiteren subtilen Unterschieden.

• Unterschied in den Achsen

Die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung verfügt über eine zusätzliche Achse, die A-Achse, während die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung über zwei zusätzliche Achsen verfügt, die je nach Konfiguration eine A-Achse, B-Achse oder C-Achse sein können.

• Rotation in Achsen

Die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung ermöglicht die Drehung um die A-Achse, während die 5-Achsen-Bearbeitung die Drehung um zwei der drei Achsen (A-Achse, B-Achse und C-Achse) ermöglicht.

• Flexibilität

Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung verfügt über eine zusätzliche Achse als die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung. Es handelt sich nicht nur um ein Extra, sondern es ist auch nicht lokalisiert. Lokalisiert bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich bei der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung die zusätzliche Achse immer auf der X-Achse befindet. Während die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung entweder auf zwei der XYZ-Achsen erfolgen kann. Diese zusätzliche und nicht lokalisierte Eigenschaft verleiht der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung einen zusätzlichen Vorteil gegenüber der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung in Bezug auf Flexibilität. 

• Kosten

Die Merkmale und Funktionen der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung machen sie teurer als die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung.

Unabhängig von ihrer jeweiligen Konfiguration können alle 4- und 5-Achsen-Maschinen ihre Schneidwerkzeuge auf vielfältigere Weise und aus einer größeren Anzahl von Winkeln bewegen als 3-Achsen-Maschinen. Dies ermöglicht komplexere Bearbeitungsvorgänge und eine höhere Genauigkeit und kann die Notwendigkeit mehrerer Aufspannungen überflüssig machen.

· Vorteile der Verwendung von 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Die 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung bietet zahlreiche Vorteile, aus denen Sie sich für die richtige entscheiden können. Dazu gehören eine höhere Genauigkeit, eine kürzere Rüstzeit und die Möglichkeit komplexerer Teile.

Weitere konkrete Vorteile hängen von der Maschinenkonfiguration ab bzw. davon, ob ein Einsatz von 3+2-Achsen oder durchgehenden 5-Achsen erfolgt.

Generell bietet die 3+2-Achs-Bearbeitung Vorteile wie:

• Schnelle Bearbeitung.
• Einfache Einstellung.
• Die Wahrscheinlichkeit einer Werkzeugbeeinträchtigung ist gering.

Die kontinuierliche 5-Achs-Bearbeitung bietet Vorteile wie:

• Ausgezeichnete Oberflächengüte.
• Besserer Teilezugriff.
• Weniger Werkzeugverschleiß.

Anwendungen der 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung sind in vielen Szenarien im Zusammenhang mit der Produktherstellung wichtig. Je nachdem, was Sie möchten, eignen sie sich zum Erstellen von Formen mit tiefen Hohlräumen, zum Erstellen komplexer 3D-Formen und zum Bearbeiten geneigter Oberflächen eines Teils, ohne dass die Präzision beeinträchtigt wird.

Von beiden kann die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung für eine Vielzahl von Teilen eingesetzt werden. Beispielsweise hat es sich insbesondere bei der Herstellung von Teilen wie Laufrädern und Turbinenschaufeln durchgesetzt, deren konturierte Oberflächen für die 3-Achsen-Bearbeitung ungeeignet sind.

So wählen Sie zwischen 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Die Wahl zwischen 4-Achsen-CNC-Bearbeitung und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung für Ihr Projekt erfordert ein gewisses Verständnis. Die drei wichtigen Dinge, die Sie bei der Wahl zwischen beiden berücksichtigen müssen, sind:

· Dein Büdget

Auf der Budgetskala sind 5-Achsen teurer als 4-Achsen, die auch teurer sind als 3-Achsen. Der Grund dafür ist die Zunahme der Fähigkeiten, Funktionen und Merkmale, wenn Sie von 3 auf 4 und dann auf 5 wechseln.   

· Deine Anforderungen

Bei komplexen Teilen sollten Sie sich für die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung entscheiden. Für Projekte, die auf die Herstellung kleiner und einfacher Teile abzielen, sind 3-Achsen und 4-Achsen jedoch ideal.

· Arbeitsanweisungen

Je höher die Achsenanzahl, desto komplexer ist die Bedienung. In Situationen, in denen ein einfaches Bedienverfahren erforderlich ist, ist die 3-Achsen-Bearbeitung am einfachsten, gefolgt von der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung.

Fazit

Als Anfänger ist es ein Schritt auf dem Weg zum richtigen Produkt, die Unterschiede zwischen der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung und der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung kennenzulernen. Dies liegt daran, dass die meisten CNC-Maschinen den 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsprozess nutzen. Daher geht es in diesem Artikel um den Unterschied zwischen den dreien.

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