Bei der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung wird eine Maschine verwendet, die sich gleichzeitig in fünf Achsen bewegen und drehen kann, um ein Teil zu bearbeiten. Zu seinen Vorteilen gehören seine hohe Eignung für die Herstellung von Teilen mit komplexen Designs und komplizierten Details, Genauigkeit, Geschwindigkeit und Produktionseffizienz.
Stellen Sie sich das anspruchsvollste CNC-bearbeitete Teil vor, das Sie je gesehen haben. Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Hersteller auf die 5-Achsen-Bearbeitung gesetzt haben. Der Einsatz des Verfahrens oder die Auslagerung in ein CNC-Bearbeitungszentrum sollte jedoch erst erfolgen, wenn man es verstanden hat.
Dieser Artikel führt Sie durch den CNC-Bearbeitungsprozess und zielt auf eine erfolgreiche Integration in Ihr Projekt ab. Es wird den Prozess definieren, seine Funktionsweise erklären und seine typischen Anwendungen beschreiben.
Was ist 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?
Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist eine Klasse der CNC-Bearbeitung, die auf der Verwendung einer 5-Achsen-CNC-Maschine beruht, die gleichzeitig fünf Achsen bewegen und drehen kann (drei lineare und zwei rotierende Achsen).
Im Allgemeinen sind die drei linearen Achsen die grundlegenden Achsen, die beim Schneiden helfen. Die drei Rotationsachsen sind Hilfsachsen und die Maschine kann nur auf zwei zugreifen. Sie helfen nur dabei, das Werkstück richtig auszurichten (sie sind nicht am Schneiden beteiligt).
Es gibt auch eine Begrenzung der Anzahl der Achsen, die Sie gleichzeitig auf fünf verknüpfen können, da dies zu einer höheren Komplexität des Steuerungssystems, einer höheren Programmierkomplexität und mechanischen Einschränkungen führen kann.
Der 5-Achsen-CNC-Aufbau ist vielfältiger als der herkömmliche 3-Achsen und 4-Achsen CNC-Einrichtung aufgrund der Anzahl der Achsen, die bewegt und gedreht werden können. Darüber hinaus macht die Konfiguration mehrere Setups überflüssig. Dadurch besteht weniger Überwachungsbedarf und die Produktionseffizienz steigt.
Wofür steht 5 Achsen?
„5 Achsen“ in der CNC-Bearbeitungstechnik stellt die fünf Achsen dar, entlang derer sich das Schneidwerkzeug gleichzeitig bewegen und drehen kann. Die typische CNC-Maschine verfügt über drei Linearachsen (Grundachsen) und drei Rotationsachsen (A, B und C), und die 5-Achsen-Maschine bewegt sich entlang der Linearachsen und zwei der Rotationsachsen.
X-Achse
Die X-Achse stellt die horizontale Bewegung des Schneidwerkzeugs entlang der Maschinenbettlänge dar und kann je nach Maschinenkonfiguration von links nach rechts oder von rechts nach links erfolgen. Die Bewegung entlang der X-Achse ermöglicht CNC-Bearbeitungsvorgänge wie Fräsen, Bohren und Konturieren.
Y-Achse
Die Y-Achse stellt die seitliche Bewegung des Schneidwerkzeugs dar und kann je nach Maschinenkonfiguration von vorne nach hinten oder von hinten nach vorne erfolgen. Die Bewegung entlang der Y-Achse ermöglicht CNC-Bearbeitungsvorgänge wie Seitenfräsen, Schlitzen und Profilieren.
Z-Achse
Die Z-Achse stellt die vertikale Bewegung des Schneidwerkzeugs dar. Die Bewegung kann je nach 5-Achsen-CNC-Maschinentyp auf und ab erfolgen. Die Bewegung entlang der Z-Achse ermöglicht CNC-Bearbeitungsvorgänge wie Bohren, Gewindeschneiden und Bohren.
A-Achse
Die A-Achse stellt die Drehbewegung des Schneidwerkzeugs um die X-Achse dar – Kippen oder Schwenken. Diese Achse ermöglicht mehr Flexibilität und Kompatibilität mit Hinterschnitten, Fasen und abgewinkelten Merkmalen.
B-Achse
Die B-Achse stellt die Rotationsbewegung des Schneidwerkzeugs um die Y-Achse dar. Diese Achse ermöglicht die mehrseitige Bearbeitung und Bearbeitung von Merkmalen wie tiefen Taschen, komplizierten Konturen und gekrümmten Oberflächen.
C-Achse
Die C-Achse stellt die Rotationsbewegung des Schneidwerkzeugs um die Z-Achse dar – es kippt oder schwenkt vertikal.
Vergleich zwischen 3-Achsen-, 4-Achsen-, 3+2-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung
Der wesentliche Unterschied zwischen den verschiedenen Klassen von CNC-Maschinen besteht in der Anzahl der Achsen, die das Schneidwerkzeug bewegen oder drehen kann. Die folgende Tabelle zeigt die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen 3-Achsen-, 4-Achsen-, 3+2-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Maschinen.
| Merkmal | 3-Achsen-CNC-Bearbeitung | 4-Achsen-CNC-Bearbeitung | 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung | 5-Achsen-CNC-Bearbeitung |
| Beschreibung | Geeignet für grundlegende CNC-Bearbeitungsvorgänge. Das Schneidwerkzeug kann sich entlang dreier Achsen (X, Y und Z) bewegen. | Aufgrund seiner Fähigkeit, sich entlang der horizontalen Achse zu drehen, eignet es sich für komplexe Bearbeitungen. (d. h. die Hinzufügung der Rotationsachse (A-Achse). | Das Schneidwerkzeug bewegt sich gleichzeitig in der 3-Achse und rotiert in zwei indexierten Drehachsen. Der Wechsel von den drei Achsen zu den Rotationsachsen erfordert jedoch eine ständige Neupositionierung. | Das Schneidwerkzeug kann sich gleichzeitig entlang von fünf Achsen bewegen. |
| X-Achse | Ja | Ja | Ja | Ja |
| Y-Achse | Ja | Ja | Ja | Ja |
| Z-Achse | Ja | Ja | Ja | Ja |
| A-Achse | Nein | Ja | Ja | Ja |
| B-Achse | Nein | Nein | Ja | Ja |
Arten von 5-Achsen-CNC-Maschinen
Der Hauptunterschied zwischen den verschiedenen Typen von 5-Achsen-CNC-Maschinen ist die Lage der Drehachse (Maschinenspindelkopf oder Tisch). Nachfolgend sind die drei gängigen Typen von 5-Achsen-CNC-Systemen aufgeführt, damit Sie das richtige für Ihr Projekt auswählen können.
Kopf Kopf
Kopf/Kopf-5-Achsen-Maschinen verfügen über zwei rotierende Achsen im Maschinenspindelkopf. Dadurch kommt es zu keiner Beeinträchtigung durch das Werkzeug, da der Tisch fixiert ist, was ein stationäres Werkstück gewährleistet.
Die Anordnung der Drehachse gewährleistet außerdem, dass sich die 5-Achsen-Maschinen dieser Kategorie um das Werkstück bewegen können. Dadurch eignen sie sich für die Bearbeitung großer Teile. Umgekehrt besteht weiterhin eine Bewegungseinschränkung durch die Schwerpunktsetzung der beiden Drehachsen im Kopf und im stationären Tisch.
Tisch/Kopf
CNC-Maschinen mit der Tisch/Kopf-Konfiguration verfügen über zwei Drehachsen im Kopf und auf dem Tisch. Die Drehachse im Kopf hat aufgrund ihrer Position eine eingeschränkte Reichweite, während die auf dem Tisch platzierte Drehwelle keine Begrenzung hat.
Ein Vorteil der Tisch/Kopf-Achsenbearbeitung gegenüber der Kopf/Kopf-Achsenbearbeitung besteht darin, dass es keine Einschränkungen gibt, da sich die Teile ständig drehen. Umgekehrt ist die Anzahl der zu bearbeitenden Teile begrenzt, da das Werkstück auf der Drehachse ruht.
Tisch/Tisch
Bei einer Tisch/Tisch-5-Achs-Maschine sind beide Drehachsen auf dem Tisch angeordnet. Dadurch wird die Drehachse begrenzt, sodass die Maschine nur für die Bearbeitung von Hinterschnitten geeignet ist. Darüber hinaus hat der Tisch/Tisch einen minimalen Arbeitsbereich und ist langsamer (er ist nicht mit Motoren ausgestattet) als andere 5-Achsen-CNC-Maschinentypen. Für die Bearbeitung großer oder schwerer Bauteile ist es ungeeignet.
Vorteile der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung
5-Achsen-CNC-Systeme stellen für viele Teilehersteller aufgrund der unten aufgeführten immensen Vorteile weiterhin eine gute Bearbeitungsoption dar:
Geeignet für komplexe Designs
Der häufigste Grund, warum Teilehersteller sich für 5-Achsen-CNC-Maschinen entscheiden, ist deren Eignung für komplexe Maschinenformen. Vor der Entwicklung werden solche Teile im Gussverfahren hergestellt, einem Verfahren, das für seine längere Vorlaufzeit bekannt ist. Im Gegensatz dazu sind 5-Achsen-Maschinen schnell und ihre zusätzlichen Bewegungen ermöglichen die Bearbeitung von Teilen in verschiedenen Winkeln und Bögen ohne spezielle Vorrichtungen oder zusätzliche Einstellungen.
Reduzierter Nachmontageaufwand
Durch die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung entfällt die Notwendigkeit, Teile in Abschnitten herzustellen, die dann fixiert werden müssen. Mit weniger Aufspannungen kann die Maschine in unterschiedlichen Winkeln an das Werkstück heranfahren.
Reduzierte Arbeitskosten pro Teil
Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung spart Zeit und Kosten, da der Maschinenbediener das Werkstück nicht berührt; eine Neubefestigung ist nicht erforderlich.
Bessere Oberflächengüte
Andere CNC-Maschinen, insbesondere 3-Achsen-Maschinen, erfordern längere Vorlaufzeiten für bessere Oberflächengüten. Allerdings können 5-Achsen-Maschinen in kürzerer Zeit eine bessere Oberflächengüte erzielen. Sie können eine bessere Oberflächengüte erzielen, indem Sie kurzschneidende Werkzeuge verwenden, um Vibrationen zu reduzieren
Genauigkeit von Merkmal zu Merkmal
5-Achsen-Maschinen verfügen über eine Null- oder Home-Funktion, die Ungenauigkeiten aufgrund von Änderungen im Setup oder fehlender Ausrichtung aufgrund des Entfernens des Teils aus der Maschine reduziert. Darüber hinaus besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit einer falschen Ausrichtung während der Bearbeitung.
Höhere Schnittgeschwindigkeiten
5-Achsen-CNC-Maschinen verfügen über kürzere Werkzeuge, was höhere Schnittgeschwindigkeiten, eine geringere Belastung des Fräsers sowie weniger Vibrationen und Brüche gewährleistet und so die Langlebigkeit des Werkzeugs erhöht. Außerdem ist das Bohren aufgrund der zusätzlichen Rotationsachsen, die eine bessere Kopfausrichtung ermöglichen, schneller als bei herkömmlichen CNC-Maschinen.
Nachteile der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung
Natürlich haben diese Arten von CNC-Maschinen auch ihre Grenzen, und dazu gehören die folgenden:
Kosten
Die Integration einer 5-Achsen-CNC-Maschine in Ihren Maschinenaufbau ist mit erheblichen Kosten verbunden, die höher sind als bei herkömmlichen CNC-Bearbeitungszentren. Darüber hinaus sind die Wartungskosten aufgrund der höheren Komplexität höher. Sie können die Kosten senken, indem Sie an einen CNC-Bearbeitungsanbieter auslagern, der 5-Achsen-Bearbeitungsdienste anbietet.
CAD/CAM-Programmierung
Die Programmierung der Bewegung jeder Achse ist schwieriger, da neben den drei linearen Bewegungen auch zwei zusätzliche Rotationsachsen integriert sind. Das bedeutet, dass Sie die Bewegung jeder Achse berücksichtigen müssen, um Interferenzen und Kollisionen zu verhindern. Aufgrund der Komplexität und der Anforderungen an Bearbeitungspräzision und Oberflächenqualität benötigen Sie möglicherweise die Dienste eines qualifizierten CAD/CAM-Programmierers.
Erfordert fortgeschrittene Bedienerkenntnisse
Abgesehen von der komplexen CAD/CAM-Programmierung erfordert die 5-Achsen-Bearbeitung aufgrund fortschrittlicher Technologie hochqualifizierte Bediener.
So konfigurieren Sie eine 5-Achsen-CNC-Maschine
Die Konfiguration einer 5-Achsen-CNC-Maschine ist einfach, da keine komplexen Spannsysteme oder Vorrichtungen zum Halten des Werkstücks erforderlich sind.
Bereiten Sie die Halteausrüstung vor
Befestigen Sie das Werkstück sicher in der Mitte des Maschinentisches mit einem Nullspannschraubstock, einer hydraulischen Klemme oder einem fest montierten Block. Vor der Bearbeitung muss das Werkstück gesichert und von allen fünf Seiten zugänglich sein.
Bereiten Sie Schneidwerkzeuge vor
Bereiten Sie Schneidwerkzeuge und Werkzeughalter vor, messen Sie sie und laden Sie sie in das ATC-Magazin (Automatic Tool Changer) der Maschine.
Kalibrierung durchführen
Kalibrieren Sie die Maschine vor Produktionsbeginn mit einer speziellen Software und einem automatischen Messtaster. Dies gewährleistet eine genaue Kalibrierung auf allen Achsen und minimiert die Anhäufung von Toleranzen.
Prüfen Sie auf mögliche Kollisionen
Überprüfen Sie vor Beginn des Bearbeitungszyklus sorgfältig, ob mögliche Kollisionsbereiche vorliegen. Überprüfen Sie die Richtigkeit jeder Position und die Genauigkeit jedes Werkzeugwechsels.
Führen Sie eine Vorprogrammprüfung durch
Lassen Sie das gesamte Programm Schritt für Schritt ablaufen, um die Richtigkeit jeder Position und jedes Werkzeugwechsels zu überprüfen. Dadurch werden Abstürze vermieden und ein reibungsloser Betrieb gewährleistet.
Anwendungen der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung
Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung reduziert menschliche Fehler, verbessert die Konsistenz und gewährleistet eine qualitativ hochwertige Bearbeitung. Die folgenden Branchen nutzen die CNC-Bearbeitungstechnik bei der Teilefertigung.
Luft-und Raumfahrtindustrie
Die Luft- und Raumfahrtindustrie verlässt sich aufgrund der Genauigkeit zunehmend auf die 5-Achsen-Bearbeitung und weil viele Luft- und Raumfahrtteile komplexe Designs aufweisen und schwer zugängliche Bereiche von Maschine zu Maschine benötigen. Ein typisches Beispiel für ein 5-Achsen-bearbeitetes Teil sind die Turbinenschaufeln, die zunächst gegossen und dann bearbeitet werden, um die gewünschte Form und Oberflächenbeschaffenheit zu erreichen.
Automobilindustrie
Die Automobilindustrie verlässt sich auf 5-Achsen-Maschinen, da bei der Herstellung ihrer Werkzeuge Konsistenz und enge Toleranzen erforderlich sind. Die Branche bevorzugt vor allem kostengünstige Herstellungsmöglichkeiten wie z Druckguss und Spritzguss, wobei die 5-Achsen-CNC-Maschinen im Formenbau und anderen Werkzeugprozessen eingesetzt werden.
Medizintechnik
Die medizinische Industrie benötigt einen Herstellungsprozess, der Qualität erreichen kann und mit verschiedenen Materialien kompatibel ist. Obwohl die 3- und 4-Achsen-Bearbeitung für die Industrie geeignet ist, ist die 5-Achsen-Bearbeitung bei der Bearbeitung komplexer Teile besser. Darüber hinaus sind CNC-Maschinen in medizinischen Laufrädern und CT-Scanner-Komponenten einsetzbar.
Energiewirtschaft
Die Energiewirtschaft ist das Rückgrat aller anderen Sektoren; Es erfordert fortschrittliche Komponenten, die die Grenzen der Technik und des Materialverbrauchs überschreiten. Daher setzt man kontinuierlich auf die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung. Beispiele für 5-Achsen-CNC-bearbeitete Teile in der Energiebranche sind Bohrer, Kolben, Zylinder, Stangen, Zylinder und Ventile.
Industriebereich
Der Industriebereich weist ein enormes Spektrum auf und erfordert komplexe Komponenten, für die sich auch 5-Achs-Maschinen eignen. Sie fungieren jedoch eher in einer unterstützenden Rolle, da allgemeine CNC-Maschinen wie 3- und 4-Achsen-Maschinen aufgrund der Kosten und der allgemeinen Art der produzierten Teile die gängige Wahl sind.
Tipps für die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung
Um die Produktivität und Effizienz bei der 5-Achsen-Bearbeitung zu maximieren, können Sie die unten hervorgehobenen Vorgehensweisen und Tipps erkunden:
Optimieren Sie Ihre Werkzeugwege
Zur Optimierung des Werkzeugwegs gehört die Auswahl der effizientesten und effektivsten Wege, um minimalen Abfall und maximale Genauigkeit bei der Bearbeitung zu gewährleisten. Zur Optimierung der Werkzeugwege können Softwaretools eingesetzt werden. Auch adaptives Fräsen ist möglich, bei dem die CNC-Maschine die Schnittgeschwindigkeit und -tiefe je nach Werkstück anpassen kann.
Verwenden Sie die richtigen Werkzeuge und Materialien
Verwenden Sie das richtige Werkzeug und Ihres Materials um qualitativ hochwertige bearbeitete Teile, weniger Ausschuss und kürzere Bearbeitungszeiten zu gewährleisten.
Berücksichtigen Sie bei der Auswahl des Tools Folgendes:
- Material wird geschnitten
- Schnitttiefe
- Gewünschtes Finish.
Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl (HSS) eignen sich am besten für weiche Materialien, Hartmetallwerkzeuge eignen sich für härtere Materialien und diamantbeschichtete Werkzeuge eignen sich für abrasive Materialien wie Verbundwerkstoffe und Keramik.
Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Materials dessen Eigenschaften und deren Übereinstimmung mit dem endgültigen Teil der Anwendung. Wählen Sie beispielsweise Titan oder Edelstahl für hochfeste Teile und Aluminium oder Magnesium für leichte Teile.
Warten Sie Ihre Maschine und Werkzeuge
Durch die regelmäßige Wartung der 5-Achsen-CNC-Fräsmaschine und anderer Werkzeuge stellen Sie sicher, dass Sie mit Höchstleistung arbeiten, Ausfallzeiten reduzieren und die Teilequalität verbessern. Zu den Wartungspraktiken gehören:
- Halten Sie die Maschine regelmäßig sauber
- Schmieren Sie die Maschinenkomponenten gemäß den Empfehlungen des Herstellers
- Schärfen und Ersetzen der Werkzeuge gemäß den Empfehlungen des Herstellers
Optimieren Sie Ihre Schnittparameter
Optimieren Sie Schnittparameter wie Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Schnitttiefe, um die Bearbeitungszeit zu verkürzen und die Teilequalität zu verbessern. Sie können mit niedrigen Werten beginnen und diese schrittweise erhöhen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Darüber hinaus sollten sie während der Bearbeitung überwacht und gegebenenfalls angepasst werden.
Verwenden Sie Simulationssoftware
Mit Simulationssoftware wie z VERICUTkönnen Sie den 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsprozess vor Beginn der Bearbeitung visualisieren. Dadurch können Sie Ihre Werkzeugwege und Schnittparameter optimieren, um den Werkzeugweg zu verbessern.
Zintilon 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsservice
Die Sicherstellung der Qualität bei der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung erfordert Fachkenntnisse. Der beste Weg, Qualität zu erschwinglichen Kosten zu erreichen, ist daher die Auslagerung an einen renommierten 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsdienstleister.
Bei Zintilon bieten wir Qualität 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsdienste für unterschiedliche Branchen. Unsere Ingenieurteams sind Experten für die Auswahl von CNC-Bearbeitungsmaterialien und geben Ihnen Empfehlungen für eine hochwertige Bearbeitung
Kontaktieren Sie uns noch heute und erleben Sie eine schnellere Vorlaufzeit und wettbewerbsfähige Marktpreise.
Schlussfolgerung
Mit der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung können Sie Teile mit komplexem Design herstellen und gleichzeitig von Vorteilen wie einfacheren Bearbeitungsvorgängen, Geschwindigkeit und Produktionseffizienz profitieren. In diesem Artikel wurden die Bearbeitungsklasse, ihre Funktionsweise und ihre Anwendungen erläutert. Suchen Sie einen CNC-Bearbeitungsservice? Kontaktiere uns.
FAQ
Welche CNC-Maschine wird am häufigsten verwendet?
Die am häufigsten verwendete CNC-Maschine ist die 3-Achsen-CNC-Maschine. Dank seiner einfachen Einrichtung kann sich das Schneidwerkzeug entlang der drei Achsen (X, Y und Z) bewegen, wodurch es für grundlegende CNC-Bearbeitungsvorgänge wie Fräsen, Bohren und andere Schneidvorgänge geeignet ist.
Wie viele Achsen kann eine CNC-Bearbeitung haben?
Die Anzahl der Achsen, die eine CNC-Maschine bewegen kann, kann bis zu 12 betragen und ermöglicht Bewegungen entlang der X-, Y-, Z-, A-, B- und C-Achse. Im Allgemeinen nutzen CNC-Fräsmaschinen zwei bis drei der Grundachsen und zwei oder drei Rotationsachsen, die in unterschiedlichem Maße von den 2-Achsen-, 3-Achsen- oder 3-Achsen-Maschinen verwendet werden. Diese Achse hilft beim Schneiden. Alle anderen Achsen sind jedoch Hilfsachsen und helfen nur bei der Ausrichtung des Werkstücks. Die Verknüpfung einer höheren Zahl kann zu einem komplexeren Steuerungssystem sowie zu komplexeren Programmierungs- und mechanischen Einschränkungen führen.
Gibt es eine 7- oder 6-Achsen-CNC-Maschine?
Ja, es gibt 6-Achsen- und 7-Achsen-CNC-Maschinen mit zusätzlichen Rotationsachsen entlang der Standard-X-, Y- und Z-Achsen. Diese Maschinen verfügen über eine erhöhte Flexibilität und höhere Präzision und sind in Branchen einsetzbar, die sehr enge Toleranzen erfordern. Sie kommen jedoch nicht häufig vor, da die komplexe Steuerung und Programmierung sowie die mechanischen Einschränkungen, die auftreten, wenn mehr als fünf gleichzeitig angeschlossen werden, keinen Sinn ergeben.
Großartig, zusammen
