Unterschiede zwischen 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Unterschiede zwischen 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung
Jack Lüge Experte für CNC-Bearbeitung

Specialize in CNC-Fräsen, CNC-Drehen, 3d Drucken, Urethanguss, und Blechbearbeitung Services.


Wenn es um die Herstellung von Produkten mit CNC-Bearbeitung geht, gibt es viel über die in der CNC-Bearbeitung verwendeten Achsen zu wissen. Dies liegt an ihrer Bedeutung und der Tatsache, dass die meisten modernen CNC-Maschinen häufig 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung in ihren Betrieben.

Wenn Sie diesen Artikel lesen, lernen Sie die 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung kennen. Dies beinhaltet die Präsentation ihrer grundlegenden Ideen, deren Vergleich und die Bereitstellung einer Anleitung, wie Sie eine davon für Ihr Bearbeitungsprojekt auswählen können.

3-Achsen-CNC-Bearbeitung

Obwohl das 3-Achsen-CNC-Fräsen immer noch zu den am häufigsten verwendeten und am häufigsten verwendeten Bearbeitungstechniken gehört, ist es auch das einfachste. Das Werkstück verbleibt während des Prozesses an einem einzigen Ort, und eine lineare Bewegung der Spindel ist in den Dimensionen X, Y und Z möglich.

Wie zu sehen ist, ist diese spezielle Methode des CNC-Fräsens eher einfacher und eignet sich am besten für die Herstellung von Waren mit einfacher Konstruktion. Zum Beispiel funktioniert es ganz gut für Komponenten, die nicht sehr tief sind; Dennoch hat diese Methode erhebliche Einschränkungen bei der Arbeit mit tieferen und engeren Kavitäten.

Die Aufgabe kann anschließend sehr arbeitsintensiv werden, was zu einem nicht ganz so guten Finish führt. Dadurch ist die Herstellung planer Fräsungen, Bohrungen und Gewindebohrungen entlang einer Achse eine Anwendung, die sich besonders gut für die 3-Achs-Bearbeitung eignet.

3-Achsen-CNC-Bearbeitung

4-Achsen-CNC-Bearbeitung

Eine Drehung um die X-Achse wird durch die vierte Achse hinzugefügt, die als A-Achse bezeichnet wird. Wie bei der 3-Achsen-Bearbeitung kann die Spindelbewegung entlang dreier linearer Achsen (X, Y und Z) erfolgen, und die zusätzliche A-Achse wird erzeugt, wenn das Werkstück gedreht wird. Es gibt verschiedene alternative Konfigurationen für 4-Achs-Maschinen. Meist handelt es sich um die Variante „Vertikalbearbeitung“, bei der sich die Spindel um die Z-Achse dreht. 

Bei der 4-Achsen-Bearbeitung wird das Werkstück auf der X-Achse platziert und es ist möglich, dass sich die Vorrichtung auf der A-Achse dreht. Dadurch kann das Werkstück wirtschaftlicher bearbeitet werden, als dies theoretisch auf einer 3-Achs-Maschine möglich wäre. Die Bearbeitungszeiten werden bei gleichbleibender Präzision drastisch reduziert.

4-Achsen-CNC-Bearbeitung

5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Die Bearbeitung mit einer 3-Achsen-CNC-Maschine ist der Bearbeitung mit einer 5-Achsen-CNC-Maschine sehr ähnlich. Es ist jedoch mit mehreren äußerst nützlichen Funktionen ausgestattet, die ihm diese zwei zusätzlichen Achsen und eine erhebliche Menge an zusätzlicher Vielseitigkeit beim Schneiden verleihen.

Bei der Durchführung einer 5-Achsen-CNC-Bearbeitung bewegen sich die Spindel und das Schneidwerkzeug entlang dreier Achsen. Die X-Achse (auch als A-Achse bekannt), die Y-Achse (manchmal auch als B-Achse bekannt) und die Z-Achse (als C-Achse bezeichnet) sind jedoch Achsen, die ebenfalls gedreht werden können. Je nach Aufbau können 5-Achs-Maschinen eine beliebige Kombination aus zwei dieser Drehachsen verwenden.

Abhängig von dieser Eigenschaft 5-Achsen-CNC-Bearbeitung wird in verschiedenen Kontexten und Anwendungen verwendet. Es kann Fräsen, Drehen und andere Operationen ausführen. Infolgedessen verwenden Sie nur eine einzige Maschine, um mehrere verschiedene Teile zu bearbeiten.

5-Achsen-CNC-Bearbeitung

3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung

Die 3+2-Achsen-Bearbeitung ist eine Teilmenge der 5-Achsen-Bearbeitung. Wie der Name schon sagt, nimmt es einen Mittelweg zwischen den traditionelleren 3-Achsen- und 5-Achsen-Bearbeitungsmethoden ein. In jedem Fall ist diese Methode der 5-Achs-Bearbeitung effizient und schnell. Der Prozess wird in bestimmten Zusammenhängen auch als positionsbezogene 5-Achs-Bearbeitung bezeichnet.

Bei der 3+2-Achsen-Bearbeitung kann sich die Spindel oder der Tisch um zwei zusätzliche Achsen drehen, ohne den Winkel des Schneidwerkzeugs zu beeinflussen. Da der Fräser möglicherweise nicht immer rechtwinklig zum Werkstück steht, erzeugt er möglicherweise keine sauberen Schnitte.

Die indexierte 3+2-Achsen-Bearbeitung ist jedoch eine Teilmenge der größeren Kategorie der 3+2-Achsen-Bearbeitung. Dabei kann die Neigung des Messers während des Schneidens manuell verändert werden.

Simultane 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Kontinuierliche oder simultane 5-Achs-Bearbeitung tritt bei der 5-Achs-Bearbeitung auf, wenn das Schneidwerkzeug jederzeit senkrecht zum Werkstück gehalten werden kann. Sowohl der Zugang zu bisher unzugänglichen Stellen als auch die Herstellung hochwertiger Oberflächen sind mit diesem Verfahren möglich. Im Vergleich zur Bearbeitung auf 3+2 Achsen ist es jedoch ein langsamerer Prozess.

Der Bereich der Achsenbewegung der 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Maschinen

Die Anzahl der Achsen auf CNC-Maschinen

  • 3 Achsen – X-, Y- und Z-Achse
  • 4 Achsen – X-, Y-, Z- und A-Achse
  • 5 Achsen – X-, Y- und Z-Achsen und zwei A-, B- und C-Achsen

Die Reichweite der Achsenbewegung

  • X-Achse – von links nach rechts
  • Y-Achse – von vorne nach hinten
  • Z-Achse – auf und ab
  • A-Achse – 180° Drehung um die X-Achse
  • B-Achse – 180° Drehung um die Y-Achse
  • C-Achse – 180° Drehung um die Z-Achse

Anwendungen von 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Fräsen

Das 3-Achsen-CNC-Fräsen ist eine der gebräuchlichsten Methoden zur Herstellung mechanischer Teile und eignet sich am besten für:

  • Schlitze fräsen
  • Bohrlöcher
  • Scharfe Kanten schneiden
  • Automatischer/interaktiver Betrieb

4-Achsen-CNC-Fräsen ist eine vielseitige Bearbeitungstechnik und wird am häufigsten verwendet für:

  • Kontinuierliches Schneiden
  • Gravieren von gekrümmten Oberflächen
  • Intermittierender Schnitt

Wenn es um die Herstellung eines Bauteils geht, das eine Reihe von Verarbeitungskomplexitäten und -genauigkeiten erfordert, kann das 5-Achsen-CNC-Fräsen die idealste Methode sein, um die folgenden Merkmale zu erreichen:

  • Verbesserte Produktivität
  • Bessere Oberflächenqualität
  • Erhöhte Feature-Genauigkeit
  • Anspruchsvolle Formen und Geometrien
  • Bearbeitung komplizierter Details

Unterschiede zwischen 3-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Der Hauptunterschied zwischen den beiden Fräsmaschinen besteht darin, dass das Werkstück bei einer 3-Achs-Fräsmaschine von drei Achsen, bei einer 5-Achs-Fräsmaschine jedoch von fünf Achsen bearbeitet werden kann. Sie können präzise Komponenten schnell und zu vernünftigen Kosten herstellen, da diese beiden Herstellungsverfahren anpassungsfähig, automatisiert und reproduzierbar sind. Andererseits können Sie sich aus mehreren Gründen dafür entscheiden, das eine anstelle des anderen zu verwenden.

3-Achsen-Maschinen sind eine Option, wenn Sie mit einem begrenzten Budget arbeiten und Ihre Schneidanforderungen auf eine flache Oberfläche beschränkt sind. Maschinen mit drei Achsen sind nicht nur erschwinglicher als solche mit fünf Achsen, sondern auch einfacher zu programmieren, sodass Sie nicht die Kosten für den Umgang mit kostspieligen Programmierern und Bedienern tragen müssen. Zudem reduziert sich mit der 3-Achs-Bearbeitung der Zeitaufwand für die Vorbereitung.

Sie sollten höchstwahrscheinlich die 5-Achsen-Bearbeitung einsetzen, wenn Sie ein Produkt herstellen müssen, das entweder tiefer ist oder eine kompliziertere geometrische Konfiguration hat. Durch den Einsatz von 5-Achs-Maschinen entfällt das manuelle Drehen des Werkstücks, wodurch Sie es von allen Seiten fertigen können. Sie können größere Bauteile schneller herstellen, wenn Sie die 5-Achsen-Bearbeitung verwenden, da sie bessere Ausbeuten, mehr Präzision und eine verbesserte Bewegungsflexibilität bietet.

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

Die Anzahl der bei der CNC-Bearbeitung verfügbaren zusätzlichen Achsen ist der Hauptfaktor, der die 4-Achsen- und 5-Achsen-Methoden unterscheidet, was zu mehreren weiteren geringfügigen Unterschieden führt.

Unterschied in Achsen

4-Achsen in der CNC-Bearbeitung, die A-Achse ist die einzige verfügbare zusätzliche Achse; Bei der 5-Achs-CNC-Bearbeitung kann die A-Achse jedoch je nach Anwendung entweder durch die B-Achse oder die C-Achse ergänzt werden und umgekehrt.

Rotation in Achsen

Die 4-Achsen-Bearbeitung mit einer CNC-Maschine ermöglicht die Drehung auf der A-Achse, aber die Bearbeitung mit einer 5-Achsen-Maschine ermöglicht die Bewegung auf zwei der drei Achsen (A-, B- und C-Achse).

Flexibilität

Der Unterschied zwischen der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung und der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung besteht darin, dass letztere eine weitere Achse hat. Es ist nicht nur ein zusätzliches Feature, sondern auch nicht lokalisiert. Im Kontext der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung bezieht sich „lokalisiert“ darauf, dass die zusätzliche Achse immer auf der X-Achse angeordnet ist, während die Bearbeitung auf einer 5-Achsen-CNC-Maschine auf zwei der XYZ-Achsen durchgeführt werden kann . In Bezug auf die Flexibilität hat die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung aufgrund der nicht lokalisierten Natur dieser zusätzlichen Eigenschaft einen zusätzlichen Vorteil gegenüber der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung.

Kosten

Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist aufgrund ihrer zusätzlichen Funktionen und Fähigkeiten teurer als die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung.

Alle 4-Achs- und 5-Achs-Maschinen bieten mehr Bewegungsfreiheit für das Schneidwerkzeug und können aus mehr Winkeln an ein Werkstück heranfahren als 3-Achs-Maschinen. Als Ergebnis können weniger Einstellungen verwendet werden, selbst wenn die Komplexität und Präzision der Bearbeitungsprozesse verbessert werden.

Auswahl zwischen 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Bevor Sie sich zwischen 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung entscheiden können, müssen Sie einige Dinge verstehen. Bei der Entscheidung zwischen ihnen sollten Sie die folgenden drei wichtigsten Faktoren berücksichtigen:

Das Budget

Im Budgetspektrum ist die 5-Achse teurer als die 4-Achse, die ebenfalls teurer als die 3-Achse ist. Der Grund dafür ist, dass sich Ihre Fähigkeiten, Funktionen und Features erweitern, wenn Sie von Level 3 auf Level 4 und dann auf Level 5 aufsteigen.

Die Anforderungen

Bei komplizierten Werkstücken entscheiden Sie sich am besten für die 5-Achs-CNC-Bearbeitung. Die 3-Achsen- und 4-Achsen-Bearbeitung sind jedoch die beste Wahl für Projekte, die sowohl winzige als auch unkomplizierte Komponenten herstellen möchten.

Arbeitsanweisungen

Wenn es um die Anzahl der Achsen geht, je mehr Sie haben, desto schwieriger ist es zu bedienen. Unter Umständen, die eine unkomplizierte Arbeitsweise erfordern, ist die 3-Achs-CNC-Bearbeitung die einfachste Option, gefolgt von der 4-Achs-CNC-Bearbeitung in Bezug auf die Komplexität.

Fazit

Das Erlernen der Unterschiede zwischen 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist wichtig, um das richtige Produkt zu erzielen, insbesondere wenn Sie gerade erst anfangen. Dies liegt daran, dass die meisten CNC-Maschinen diese drei Bearbeitungsverfahren verwenden. Daher zielt dieser Artikel darauf ab, die Unterschiede zwischen den drei zu erörtern.

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