Die CNC-Bearbeitung (kurz für Computer Numeric Controlled) ist ein Prozess, der in der Fertigungsindustrie nicht neu ist. Tatsächlich hat es eine entscheidende Rolle bei der Weiterentwicklung der industriellen Entwicklung gespielt und war ausschlaggebend für den Aufbau der Welt, wie wir sie kennen.

Die Technologie entwickelt sich jedoch weiter. Und damit einher geht eine steigende Nachfrage nach hochkomplexen und komplizierten Teilen, wie sie in der Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie verwendet werden. Ihr traditionelles CNC-Bearbeitungsverfahren Angesichts dieser zunehmenden Teilekomplexität werden sie immer weniger effizient.

Hier kommt die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ins Spiel.

5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist eine bemerkenswerte Innovation in der Welt der Teilefertigung. Diese Art der Bearbeitung bietet zahlreiche Vorteile gegenüber der typischen 3-Achsen- und 4-Achsen-CNC-Bearbeitung.

Was ist der Hauptunterschied zwischen der 5-Achsen- und der 3- und 4-Achsen-Bearbeitung? Dies und mehr werden wir in diesem Blog beantworten.

CNC-Bearbeitung verstehen

Wenn Sie neu in der Welt der CNC-Bearbeitung sind, lohnt es sich möglicherweise, etwas Zeit damit zu verbringen, den Prozess und seine Funktionsweise zu verstehen, bevor Sie sich mit der Komplexität der mehrachsigen Prozesse befassen.

Bei der CNC-Bearbeitung handelt es sich um einen Prozess zur Herstellung von Teilen und Komponenten unterschiedlicher geometrischer Formen, Größen und Funktionalitäten aus Materialien wie Kunststoffen, Metallen oder Verbundwerkstoffen. Dies geschieht, indem das Material mit einem scharfen Schneidwerkzeug von einem Block des Rohmaterials, beispielsweise Metall, entfernt wird.

Das Schneidwerkzeug oder das Teil bewegt sich entsprechend dem Design, um das Teil an den richtigen Stellen zu bearbeiten und das gewünschte Design zu erstellen.

Aus diesem Grund wird die CNC-Bearbeitung manchmal auch als subtraktiver Herstellungsprozess bezeichnet, da dabei das Material aus einem Block aus festem Rohmaterial entfernt wird.

Woher weiß das Schneidwerkzeug, wo es schneiden muss? Hier kommt der CNC-Teil ins Spiel.

Durch ein Computerprogramm wird der Maschine gesagt, was sie wo tun und wie sie schneiden soll. Die Designer programmieren das Programm in den Computer der Maschine. Dieser Computer steuert dann das Werkzeug und andere Komponenten und erstellt die erforderlichen Teile.

Da der Prozess größtenteils von einem Computer gesteuert und ausgeführt wird, verspricht die CNC-Bearbeitung standardmäßig eine hohe Präzision und Bearbeitungsgenauigkeit. Allerdings können Präzision und Genauigkeit je nach Anzahl der beteiligten Achsen zunehmen oder abnehmen. Wir werden gleich mehr darüber sprechen.

Verständnis der 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Wir haben bereits darüber gesprochen, wie sich die Welt der CNC-Bearbeitung seit ihren Anfängen stark weiterentwickelt hat. Heute verfügen wir über Maschinen, die über mehrere Achsen schneiden können, um die Endbearbeitung und Genauigkeit der Teile noch weiter zu verbessern.

Eine CNC-Maschine kann von der einfachen 2-Achsen-Drehmaschine bis zur hochkomplexen 9-Achsen-Maschine reichen. Wir werden uns jedoch weiterhin auf die 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Maschinen konzentrieren.

Bevor wir uns mit den großen und anderen kleineren Unterschieden zwischen den drei Bearbeitungsprozessen befassen, wollen wir uns etwas Zeit nehmen, um zu verstehen, wie jeder dieser Prozesse funktioniert.

3-Achsen-CNC-Bearbeitung

Wie der Name schon sagt, ermöglicht die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung die Bewegung des Schneidwerkzeugs oder Werkstücks entlang dreier linearer Achsen, nämlich der X-, Y- und Z-Achse. Mit anderen Worten: Das Schneidwerkzeug oder das Teil kann sich während eines 3-Achsen-Bearbeitungsprozesses von links nach rechts, nach oben und unten sowie nach innen und außen bewegen.

Da der Bearbeitungsprozess nur entlang dreier linearer Achsen schneiden kann, stößt er bei der Herstellung komplexer oder abgewinkelter Teile an seine Grenzen. Aufgrund seiner Einschränkungen scheint das 3-Achsen-Bearbeitungsverfahren jedoch für einfache Teile wirtschaftlicher zu sein. Allerdings nicht so sehr für die komplexen.

4-Achsen-CNC-Bearbeitung

Die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung ähnelt der 3-Achsen-Bearbeitung darin, dass sich das Werkzeug entlang der drei linearen Achsen, dh der X-, Y- und Z-Achse, bewegen kann. Der einzige Unterschied besteht hier in der Hinzufügung einer weiteren Achse, der sogenannten A-Achse, die es dem Teil ermöglicht, sich entlang einer der linearen Achsen, normalerweise der X-Achse, zu drehen.

Dieser scheinbar kleine Unterschied hat große Auswirkungen auf die Fähigkeit des Prozesses, komplexe Teilefertigungsprojekte abzuwickeln.

Mit dem 4-Achsen-CNC-Bearbeitungsprozess können im Vergleich zur 3-Achsen-Bearbeitung abgewinkelte und komplexe Teile einfacher hergestellt werden.

5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Der 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsprozess fügt dem 4-Achsen-Prozess eine weitere Drehachse hinzu und erhöht so die Fähigkeit der Maschine, hochkomplexe Teile zu bearbeiten, die eine ungewöhnlich komplexe und präzise Bearbeitung erfordern.

Zusätzlich zu den drei linearen Achsen, also der X-, Y- und Z-Achse, kommen zwei Rotationsachsen hinzu, die es dem Werkzeug oder dem Teil (abhängig von der Art der 5-Achsen-Bearbeitung) ermöglichen, sich entlang zweier der linearen Achsen zu drehen.

Der Hauptunterschied zwischen 3- und 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Die 5-Achsen-Bearbeitung erschließt dem Werkzeug neue Dimensionen, um komplexe Teile mit beispielloser Präzision und Genauigkeit zu bearbeiten und zu erstellen. Und das ist der wichtigste Faktor, der die 5-Achsen-Bearbeitung von der herkömmlichen 3- und 4-Achsen-Bearbeitung unterscheidet.

Die Verfügbarkeit der A- und B-Achsen für die Werkzeug- oder Werkstückrotation eröffnet auch neue Möglichkeiten zur Herstellung von Teilen, die mit den 3- und 4-Achsen-Bearbeitungsprozessen entweder völlig unmöglich oder einfach nur unpraktisch herzustellen sind.

Dieser einfache Unterschied in der Anzahl der verfügbaren Achsen, entlang derer sich das Werkzeug oder Werkstück bewegen kann, führt zu zahlreichen weiteren Unterschieden zwischen dem fortschrittlichen 5-Achsen- und dem herkömmlichen 3- oder 4-Achsen-Prozess.

Zu diesen Unterschieden zählen unter anderem:

Wirtschaft

Ja, 5-Achsen-Maschinen können einen gewaltigen Preis haben. Die Maschine scheint teurer zu sein, insbesondere wenn man nur die Anschaffungskosten der 5-Achsen-Maschine mit den herkömmlichen 3- und 4-Achsen-Maschinen vergleicht. Wenn Sie jedoch das Gesamtbild betrachten, können Sie erkennen, wie die 5-Achsen-Fräse Ihnen helfen kann, Kosten zu sparen, insbesondere bei der Bearbeitung komplexer Teile.

Mit 3- und 4-Achsen-Maschinen können Sie Teile mit nur einem bestimmten Komplexitätsgrad herstellen, auch wenn bestimmte teure Vorrichtungen hinzugefügt werden. Dies erhöht die Betriebskosten und schränkt die Produktionskapazität Ihrer Werkstatt ein.

Im Gegensatz dazu können Sie mit dem 5-Achs-Verfahren immer komplexere Teile ohne zusätzliche, kostenintensive Vorrichtungen herstellen und sind damit wirtschaftlicher. Diese Teile können auch zu einem höheren Preis verkauft werden, was zu einem höheren ROI führt.

Ciklusidő

5-Achsen-Maschinen ermöglichen kontinuierliches Fräsen, selbst bei der Bearbeitung komplexer Teile, eine Fähigkeit, die bei der Bearbeitung ähnlicher Teile bei herkömmlichen 3- und 4-Achsen-Maschinen fehlt.

Da 5-Achsen-Maschinen außerdem eine Drehung um 5 verschiedene Achsen ermöglichen, können Sie auf verschiedenen Seiten des Werkstücks und in verschiedenen Winkeln fräsen, ohne das Teil entfernen und neu ausrichten zu müssen.

Möglicherweise müssen Sie das Werkstück aus der Maschine entfernen und neu ausrichten, wenn Sie einen ähnlichen Bearbeitungsvorgang mit einer 3- oder 4-Achsen-Maschine durchführen. Dies kann die Zykluszeit verlängern und zu Ungenauigkeiten im Design führen.

Die 5-Achsen-Maschine trägt außerdem mehr Material pro Durchgang ab. Dies ist eine weitere Funktion, die zu einer geringeren Durchlaufzeit und einer höheren betrieblichen Effizienz führt.

Ausschuss und Verschwendung

Sie wissen, wie eine 5-Achsen-Maschine einen kontinuierlichen Betrieb bieten kann, der das wiederholte Einrichten des Teils überflüssig macht. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler und reduziert Teileverschwendung und Ausschuss.

Reduzierter Bedarf an manueller Arbeit

Wenn Sie die Teileausrichtung ständig ändern müssen, ist zusätzlicher menschlicher Arbeitsaufwand erforderlich. Da eine 5-Achsen-Maschine in der Lage ist, alle Seiten zu bearbeiten, ist kein menschliches Eingreifen erforderlich. Dies reduziert Ihre Abhängigkeit von menschlicher Arbeit und ermöglicht Ihnen außerdem, die unvermeidlichen menschlichen Fehler, die mit menschlichem Eingreifen einhergehen, zu minimieren.

Zusammenfassung

Die CNC-Bearbeitung ist ein jahrzehntealter Prozess. Die erste CNC-Maschine wurde 1952 hergestellt.

Die Welt der CNC-Bearbeitung hat sich seitdem stark weiterentwickelt und zahlreiche Innovationen hervorgebracht, die vor allem darauf abzielen, die Produktion komplexer Teile effizienter zu gestalten.

Eine dieser Innovationen ist die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung, eine technische Meisterleistung, von der Maschinenbauer in den Anfangsjahren der CNC-Bearbeitung möglicherweise nur träumen konnten.

Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist leistungsfähiger, effizienter und kostengünstiger, wenn es um die Herstellung hochkomplexer und komplizierter Teile geht, insbesondere im Vergleich zur Leistung von 3- und 4-Achsen-Maschinen zur Herstellung des gleichen Designs.

Aufgrund der Vorteile, die sie bietet, kann eine 5-Achsen-Maschine auch für die Bearbeitung nicht komplexer Teile geeignet sein. Die Entscheidung, ob Sie in eine 5-Achsen-Maschine statt in eine 3- oder 4-Achsen-Maschine investieren möchten, hängt jedoch von den Anforderungen Ihrer Werkstatt ab.