Einführung
Die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung war lange Zeit der Industriestandard, aber der technologische Fortschritt hat zur Einführung von 4- und 5-Achsen-Maschinen geführt, die viel breitere Möglichkeiten bieten. In diesem Artikel befassen wir uns mit den Unterschieden bei der Bearbeitung von Teilen zwischen der 3-Achsen- und der 4- bzw. 5-Achsen-Bearbeitung.
Was ist die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung, und wo liegen ihre Grenzen und Anwendungen?
Die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung gilt als Standard- und Basisverfahren bei der Herstellung von Metall- und Kunststoffteilen. Sie ist durch die Bewegung des Arbeitswerkzeugs in drei Achsen gekennzeichnet: X (horizontal), Y (vertikal) und Z (Tiefe). Dies macht sie zu einem äußerst vielseitigen Verfahren im Bereich der einfachen Teilegeometrien.
Grenzen der 3-Achsen-Bearbeitung
Bei der 3-Achsen-Bearbeitung kann das Werkstück nicht gedreht werden, was die Möglichkeit einschränkt, Bohrungen oder Fassungen in komplexen Winkeln ohne zusätzliches Einspannen und Ausrichten des Werkstücks durchzuführen, was die Produktionszeit erheblich verlängert. Komplizierte Formen mit Kurven oder solche, die eine präzise Bearbeitung auf mehreren Seiten erfordern, sind mit nur drei Achsen schwer oder gar nicht zu bearbeiten.
Anwendungen der 3-Achsen-Bearbeitung
Trotz dieser Einschränkungen bleibt die 3-Achsen-Bearbeitung in vielen Anwendungen ein unverzichtbares Werkzeug, insbesondere dort, wo die Teilegeometrie relativ einfach ist und keine komplexe Bearbeitung unter verschiedenen Winkeln erfordert. Sie wird häufig bei der Herstellung von Maschinenteilen, elektronischen Bauteilen und anderen Bereichen eingesetzt, in denen Geschwindigkeit und Produktionskosten ebenso wichtig sind wie die Präzision.
4-Achsen-Fräsen – Vergleich mit der 3-Achsen-CNC-Bearbeitung
Beim 4-Achsen-CNC-Fräsen wird eine zusätzliche Achse eingeführt, die die Möglichkeiten der Teilebearbeitung im Vergleich zum zuvor beschriebenen 3-Achsen-Fräsen erheblich erweitert. Beim 4-Achsen-Fräsen wird zusätzlich zu den klassischen Bewegungen in der X-, Y- und Z-Achse die Möglichkeit der Drehung des Werkstücks um die Achsen (X oder Y) eingeführt. Dadurch können die Werkstücke von verschiedenen Seiten bearbeitet werden, ohne dass sie manuell umpositioniert werden müssen, was nicht nur die Bearbeitungspräzision erhöht, sondern auch die Produktionszeit verkürzt.
Herausforderungen und Lösungen bei der 4-Achsen-Bearbeitung
Das 4-Achsen-Fräsen hat die Hersteller vor neue Herausforderungen gestellt, wie z. B. den Bedarf an spezieller Software zur Programmierung der Werkzeugwege und höhere Anforderungen an die Qualifikation der Bediener.
Was ist die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung, und welche Vorteile bietet sie?
Das 5-Achsen-CNC-Fräsen ist die fortschrittlichste Form der Bearbeitung, bei der die herkömmlichen drei Achsen (X, Y, Z) durch zwei zusätzliche Drehachsen (A und B oder C) ergänzt werden, mit denen das Werkstück gedreht und gekippt werden kann, sodass fast jeder Punkt des Werkstücks von einer einzigen Aufspannung aus zugänglich ist. Dies ermöglicht die Bearbeitung komplexer Formen mit hoher Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität.
Vorteile des 5-Achsen-Fräsens
Obwohl 5-Achsen-Maschinen in der Anschaffung und im Betrieb teurer sind, kann ihre Fähigkeit, komplexe Teile schnell und genau zu bearbeiten, die Produktionskosten pro Einheit erheblich senken. Durch die Möglichkeit, mehrere Bearbeitungsvorgänge in einer einzigen Werkstückposition durchzuführen, wird die Produktionszeit erheblich verkürzt, da die Notwendigkeit mehrerer Ausspannungen und Einrichtungsvorgänge entfällt und eine gleichmäßigere Oberflächenqualität erzielt wird.
Zusammenfassung: Welche Vorteile bietet das 4- und 5-Achsen-Fräsen bei der Herstellung mechanischer Komponenten?
Bei SIM Gdynia hat uns das 4- und 5-Achsen-Fräsen in die Lage versetzt, die Grenzen der traditionellen Bearbeitung zu überwinden und komplexe Formen und Oberflächen zu produzieren, die zuvor außerhalb unserer Möglichkeiten lagen.
Durch den Einsatz von Bearbeitungszentren wie der 4-achsigen RWA 250L G (Tsudakoma) und der 5-achsigen 5A201FA (Nikken) konnten wir erhebliche Vorteile erzielen, wie z. B. die Verringerung der für die Produktionsvorbereitung und -durchführung erforderlichen Zeit, die Steigerung der Prozesseffizienz, die Minimierung des Materialabfalls und die Senkung der Arbeitskosten durch die Automatisierung und Integration von Bearbeitungsvorgängen.
Die Möglichkeit der Feinabstimmung des Werkzeugwinkels beim 5-Achsen-Fräsen hat die Oberflächenqualität unserer Produkte erheblich verbessert und gleichzeitig unsere Fertigungsmöglichkeiten für anspruchsvollere Sektoren wie die Militär- und Luftfahrtindustrie geöffnet.
