Die X-Achse, Y-Achse und Z-Achse werden seit weit über einem Jahrhundert in der traditionellen Bearbeitung verwendet. Diese Methode der Materialabtragung ist in der Mühlenindustrie nach wie vor weit verbreitet. Es wird oft als das effizienteste angesehen. Nichtsdestotrotz haben Maschinisten in den vergangenen Jahrzehnten ausgeklügeltere und produktivere Techniken entwickelt, um Komponenten herzustellen, wie z. B. 3+2- und simultane 5-Achsen-Bearbeitung.
Eine Maschine mit fünf Achsen entsteht, indem zwei weitere zu den standardmäßigen drei Achsen hinzugefügt werden. Dieser 3+2-Mechanismus ist jedoch nicht identisch mit einer 5-Achsen-Maschine. Es mag zunächst kontraintuitiv erscheinen. Dieser Artikel liefert Ihnen jedoch alle Informationen, die Sie benötigen, um den Unterschied zwischen 3+2- und 5-Achsen zu verstehen und die beste Entscheidung für Ihr Unternehmen zu treffen.
Was ist 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung?
Sowohl vertikale als auch horizontale Fräsmaschinen haben es ermöglicht, die standardmäßigen drei Bearbeitungsachsen zu erreichen. Es wurden jedoch Drehtische und Kippdrehzapfen installiert, um eine Drehbewegung entlang zweier weiterer Achsen bereitzustellen. Grundsätzlich handelt es sich um eine 3+2-Achs-Bearbeitung.
Positionsbasierte 5-Achsen-Bearbeitung beschreibt diese Art der Bearbeitung, da die vierte und fünfte Achse verwendet werden, um das Bauteil während des gesamten Vorgangs an Ort und Stelle zu halten. Alternativ zu der für den Vorgang erforderlichen fortlaufenden Bewegung kann dann die standardmäßige dreiachsige Bearbeitung durchgeführt werden. Außerdem sind die von 3+2-Achs-Bearbeitungszentren verwendeten Schneidwerkzeuge kürzer und robuster. Dadurch können Sie sich einer verbesserten Dimensionsstabilität sicher sein.
Die 3+2-Bearbeitungsanordnung erweitert die Vorteile eines standardmäßigen 3-Achs-Bearbeitungszentrums. Die Möglichkeit, 360 Grad um ein Werkstück herum zu bearbeiten, ist ein großer Vorteil. Dadurch sind während der gesamten Produktion weniger Vorbereitungen erforderlich. Es wird die Herstellungszeit und die Kosten reduzieren.
Wie funktioniert die 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung?
Tatsächlich scheint das Ziel der 3+2-Positionierungs-CNC-Bearbeitung darin zu bestehen, eine 3-Achsen-Bearbeitung bei einem gegebenen Winkel zu erreichen. Das ist der Grundgedanke hinter der Methode. Anders ausgedrückt: Auch bei einer Drehung um einen bestimmten Winkel funktioniert die CNC-Werkzeugmaschine weiterhin wie eine Standard-Dreiachsenmaschine.
Was ist simultane 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?
Schneidwerkzeuge in a simultane 5-Achs-Bearbeitung Der Prozess kann in alle Richtungen gleichzeitig bewegt werden. Die benötigten Bauteile werden gleichzeitig von drei Linearachsen und zwei Drehachsen gefertigt.
| Achse | Bereich der Achsenbewegung |
| X-Achse | links nach rechts |
| Y-Achse | von vorne nach hinten |
| Z-Achse | auf und ab |
| Eine Achse | 180° Drehung um die X-Achse |
| B-Achse | 180° Drehung um die Y-Achse |
| C-Achse | 180° Drehung um die Z-Achse |
Schwenktischachse (A) und Drehtischachse (B) sind die Bezeichnungen für die beiden Zusatzachsen. Das verrät die Bewegung der Äxte 5-Achs-Bearbeitung erfordert eine zusätzliche Neigung der Werkzeugspindel oder des Arbeitstisches. Infolgedessen finden mehr Bewegung und Rotation statt, was die Leistung von Standard-CNC-Bearbeitungsverfahren verbessert.
Mit Hilfe der vierten und fünften Achse können Zerspaner bis zu fünf verschiedene Oberflächen in einem Durchgang erstellen. Somit ist das Verfahren sowohl genau als auch produktiv. Darüber hinaus beschleunigt es den Prozess der Herstellung komplizierter Details und Rahmen. Aufgrund des reduzierten Aufbaus ist das Verfahren kostengünstig und vielseitig einsetzbar.
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3+2 vs. 5-Achsen-CNC-Bearbeitung
Beim Setup sehen Sie den größten Unterschied zwischen 3+2- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung. Die Schneidwerkzeuge eines 5-Achs-Bearbeitungszentrums können in fünf verschiedene Richtungen bewegt werden. Die 3+2-Achsen-Bearbeitung kombiniert jedoch die Fähigkeiten von 3-Achsen-CNC-Maschinen mit denen von Schwenk-Drehzapfen und Drehtischen.
Die Arten von Unternehmen und Produkten, die sich am besten für die 3+2- und 5+-Achsen-Bearbeitung eignen, sind ebenfalls unterschiedlich. Während die 3+2-Bearbeitung für die Flachbearbeitung effektiv ist, ist die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ideal für die Bearbeitung kompliziert geformter Oberflächen. Allerdings erfordern nicht alle Komponenten eine vollständige 5-Achsen-Bearbeitung, und manchmal scheint eine 3+2-CNC-Bearbeitung effizienter zu sein. Einer der wesentlichen Vorteile der 5-Achsen-Bearbeitung besteht darin, dass sie mehrere Arten von CNC-Bearbeitungsteilen und geometrischer Fertigung ausführen kann, wodurch sie für Luft- und Raumfahrt, Streitkräfte und anspruchsvollere Industrien geeignet ist.
Welche Methode soll man wählen? Sie müssen sich der Vor- und Nachteile bewusst sein, die mit jedem von ihnen verbunden sind.
Vorteile/Vorteile der 3 + 2-Bearbeitung
Die Hauptvorteile der 3+2-Achsen-Bearbeitung sind:
- Generieren Sie komplexere Features
Diese Technik ermöglicht die Verwendung kürzerer, steiferer Schneidwerkzeuge für die Herstellung von steilen Wänden, Hinterschneidungen in Hohlräumen und vielen anderen komplizierten Merkmalen. Außerdem können bestimmte Winkel mit den Schneidflächen hergestellt werden. - Weniger Programmiercode
Im Vergleich zur simultanen 5-Achsen-Bearbeitung betrifft die 3+2-CNC-Bearbeitung eine geringere räumliche Bahn. Die Rotationsbewegung wird mit dem kürzeren Bewegungsabstand des Werkzeugs geringer, was eine Freiform-Oberflächenbearbeitung in einer zugänglicheren Programmierung ermöglicht. - Geringere Kosten und kürzere Zykluszeiten
Die 3+2-CNC-Bearbeitung kann fünf oder mehr verschiedene Oberflächen gleichzeitig bearbeiten, während dies für herkömmliche 3-Achsen-Bearbeitungszentren eine große Herausforderung darstellen kann.
Nachteile/Nachteile der 3 + 2-Bearbeitung
Unter 3+2-Bearbeitung versteht man üblicherweise das Einstellen eines konstanten Winkels zur Spindel. Komponenten mit komplizierten Geometrien erfordern möglicherweise viele Titelansichten, um die gesamten Oberflächen abzudecken, aber dies führt zu überlappenden Werkzeugwegen und erhöht die Bearbeitungszeit.
Vorteile/Profis der 5-Achs-Bearbeitung
- Kosten- und zeitsparend
5-achsig bearbeitete Bauteile können in einem einzigen Arbeitsgang in Serie produziert werden. Die einmalige Einrichtung hilft, Zeit und Kosten zu sparen. Darüber hinaus verlängert die Verwendung kürzerer Werkzeuge die Lebensdauer und beseitigt die Notwendigkeit für häufige Wartung und regelmäßigen Werkzeugwechsel, wodurch die Produktionskosten und die Zykluszeit weiter reduziert werden. - Hervorragende Qualität und Präzision
Die neuesten 5-Achsen-CNC-Maschinen auf dem Markt müssen beim Schneiden die Werkstücke nicht in verschiedenen Winkeln einstellen, was die Bearbeitungstoleranzen erheblich verbessert. Dies bedeutet, dass die 5-Achsen-Bearbeitung mit weniger menschlichen Eingriffen verbunden ist, sodass die Fehlerwahrscheinlichkeit verringert wird, während die Teilequalität verbessert wird. - Komplizierte geometrische Details
Das 5-Achs-Bearbeitungszentrum ermöglicht es dem Schneidwerkzeug, sich dem Teil aus jeder Richtung zu nähern. Werkstücke können allein auf dieser Maschine fertiggestellt werden, ohne dass sie durch mehrere Arbeitsstationen bewegt werden müssen. Neben der Bewegung in den linearen X-, Y- und Z-Achsen, sondern auch in der A- und B-Achse, ermöglicht die zusätzliche Rotation bei dieser Bearbeitungsmethode komplexere Geometrien und Formen. - Erhöhte Produktivität und Wiederholbarkeit
Bei der 5-Achs-Bearbeitung ist das Schneidwerkzeug normalerweise tangential zur Schnittfläche. Diese Konfiguration ermöglicht, dass das zusätzliche Material entfernt wird, während sich das Werkzeug dreht. Somit sinken die Gesamtwerkzeugkosten und die Zykluszeit. Außerdem ermöglichen bestimmte Maschinenkonfigurationen die Verwendung kürzerer Schneidwerkzeuge, was die Lebensdauer des Werkzeugs verbessert und die Wiederholgenauigkeit garantiert. - Hervorragende Oberflächengüten
Die zusätzliche Achse sorgt für eine korrekte Ausrichtung der Werkstücke und nähert sie dem Schneidwerkzeug. Daher können Sie kürzere verwenden, um die gewünschte Form zu erstellen. Diese Werkzeuge können mit hoher Geschwindigkeit und minimaler Vibration schneiden. Weniger Vibrationen reduzieren „Ratter“-Markierungen, die auf dem Endprodukt erscheinen. Sie können davon ausgehen, dass Sie eine hervorragende Oberflächengüte erzielen und gleichzeitig die Kosten und den Zeitaufwand für die Nachbearbeitung reduzieren.
Nachteile/Kontras der 5-Achsen-Bearbeitung
Es lohnt sich, sich der Nachteile der 5-Achs-CNC-Bearbeitung bewusst zu sein, obwohl sie zahlreiche Vorteile bietet.
- Höhere Anforderungen an Programmierung und Bedienung
Die zusätzliche Rotationsachse und die damit verbundene räumliche Trajektorie sind spezialisiert und abstrakt. Daher ist ein höherer Programmieraufwand erforderlich, um die erforderliche Bearbeitungspräzision, Genauigkeit und Oberflächengüte zu erreichen. - Höhere Anschaffungskosten
Der Preis für eine 5-Achsen-CNC-Maschine und die erforderliche Software ist ziemlich hoch. Sie liegt weit über den Anforderungen von 3-Achs- oder 4-Achs-Bearbeitungszentren. Ebenso sind die Wartungskosten der Maschine höher und komplexer als bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen. Dieser Faktor wirkt sich auch direkt auf die Bearbeitungskosten von 5-Achsen-bearbeiteten Teilen aus. - Für einige Anwendungen nicht verfügbar
4-Achsen- und 5-Achsen-Bearbeitungstechniken können nicht verwendet werden, wenn der Fräser zu kurz oder der Griff zu breit ist. Daher sind Vibrationen unter geneigten Winkeln nicht zu vermeiden.
Was ist besser, 3+2 oder 5-Achsen-Fräsen?
Sie werden feststellen, dass die Möglichkeiten der 5-Achsen- und 3+2-Bearbeitung ziemlich ähnlich sind. Beides kann dazu beitragen, dass die Produktionslinie jeder Fabrik effektiver funktioniert. Die geeignete Methode wird jedoch durch die jeweiligen Anwendungen der angestrebten Ergebnisse bestimmt. Speziell für Ebenenbearbeitungsprojekte ist die 3+2-Bearbeitung sehr effektiv. Umgekehrt funktioniert die 5-Achs-Bearbeitung besser mit komplizierten Konturflächen.
Aktuelle Benutzer der 3-Achsen-Bearbeitung können mit Hilfe der 3+2-Bearbeitung schnell auf vollständige 5-Achsen-Bearbeitungsoperationen aufrüsten. Sie bietet viele der High-End-Funktionen kompletter 5-Achs-Maschinen ohne den hohen Preis. Da 5-Achs-Maschinen einen erheblichen Einrichtungs- und Programmieraufwand haben, ist die 3+2-Bearbeitung möglicherweise die bessere Option.
Andererseits verbessern 5-Achsen-Bearbeitungszentren die Produktivität bei der Herstellung von Komponenten mit komplizierten Geometrien und strengen Toleranzstandards. Sie können in der Regel sowohl die Effizienz als auch die Rentabilität einer Vielzahl von Verarbeitungsaufgaben steigern. Dadurch wird weniger Rüstzeit aufgewendet, das fertige Produkt wird präziser und die Produktionszeiten reduzieren sich, da alle fünf Seiten eines Bauteils gleichzeitig bearbeitet werden können.
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