CNC-VERARBEITUNG
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Der ultimative Leitfaden zur 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

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CNC-Bearbeitung ist ein wesentlicher Bestandteil der modernen Fertigung und revolutioniert die Art und Weise, wie Teile in vielen Branchen hergestellt werden. Diese Technologie verbessert die Effizienz und Genauigkeit bearbeiteter Teile erheblich und ermöglicht komplexere und präzisere Designs. Es gibt verschiedene Arten von CNC-Maschinen mit unterschiedlichen Achskonfigurationen, die je nach Design und Anforderungen des Teils für bestimmte Zwecke eingesetzt werden. In diesem Leitfaden besprechen wir alles, was Sie über die 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung und die Unterschiede zwischen ihnen wissen müssen.

Der Hauptunterschied zwischen der 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist der Bewegungsbereich. Bei 3-Achsen-CNC-Fräsmaschinen bleibt die Ausrichtung des Schneidwerkzeugs über den gesamten Schnittweg konstant, während sich bei 4- und 5-Achsen-Fräsmaschinen das Werkstück auch bewegen kann. AN-Prototype fasst den Bewegungsbereich für 3-, 4- und 5-Achsen-Fräsmaschinen zusammen:

Was ist eine „Achse“?

Die grundlegendsten Linearachsen einer CNC-Werkzeugmaschine sind die X-, Y- und Z-Achsen. CNC-Maschinen verwenden Computersoftware, um die Bewegung von Schneidwerkzeugen um ein Werkstück zu steuern. Achsen werden verwendet, um Bewegungen entlang eines bestimmten Pfades zu beschreiben. Stellen wir uns Folgendes vor: Die X-Achse verläuft parallel zur Vorderseite Ihres Körpers und bewegt sich von links nach rechts und möglicherweise von rechts nach links. Die Y-Achse ist die Richtung senkrecht zu Ihnen (vorwärts und rückwärts), während die Z-Achse vertikal ist. Bei einer typischen CNC-Fräsmaschine bewegt sich der Tisch in der X/Y-Ebene. Die Spindel, die das Schneidwerkzeug hält, bewegt sich auf der Z-Achse. Beachten Sie, dass sich das Schneidwerkzeug in der Spindel dreht, diese Drehbewegung jedoch nicht als Bewegungsachse betrachtet wird. Diese Bewegungsbereiche definieren einen dreidimensionalen Raum, in dem das CNC-Schneidwerkzeug den Schneidvorgang ausführt. Alle CNC-Maschinen basieren auf diesen Grundachsen für jedes Loch, jeden Schnitt und jedes bearbeitete Merkmal. Heutzutage verfügen fortschrittlichere CNC-Maschinen über eine vierte oder fünfte Achse, um die Bearbeitung noch weiter zu erweitern, ohne das Werkstück neu zu bearbeiten. Tatsächlich besteht der erste Schritt bei den meisten CNC-Projekten darin, die Achsen auf Null zu stellen. Dabei wird der CNC-Maschine mitgeteilt, wo das Material sein soll, um das genaueste Endprodukt zu erhalten.

Was ist 3-Achsen-CNC-Bearbeitung?

3 Achse CNC Bearbeitung

Die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung ist die einfachste Art der Mehrachsenbearbeitung und bleibt das Arbeitspferd der modernen Fertigung. Es verfügt normalerweise über ein feststehendes Werkstück und eine Spindel, die sich entlang dreier Achsen (X, Y und Z) bewegt. Die X-Achse verläuft parallel zum Schneidwerkzeug, sodass sich der Fräskopf entlang der Länge des Werkstücks bewegen kann. Die Y-Achse behält eine Position senkrecht zum Schneidwerkzeug bei, sodass das Schneidwerkzeug jedes Ende des Werkstücks erreichen kann. Ebenso steht beim Einstellen des Z-Vorschubs die Z-Achse senkrecht zum Werkzeug, wodurch das Werkzeug entlang der Oberfläche des Werkstücks schneidet. Die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung ist die einfachste Option zur Bearbeitung aller sechs Seiten eines Werkstücks, erfordert jedoch eine neue Vorrichtungseinrichtung für jede Seite, was teuer sein kann. Mit einer einzigen Vorrichtungseinrichtung kann nur eine Seite des Teils bearbeitet werden.

Die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung ist auch die kostengünstigste und wird hauptsächlich zur Herstellung von Teilen verwendet, die nicht viel Detailarbeit erfordern. Sie können beispielsweise Löcher bohren, scharfe Kanten schneiden, Löcher bohren, Oberflächen glätten und Schlitze fräsen usw. Wenn also Wenn Sie es mit glatten 2D- bis 2.5D-Teilen zu tun haben, entscheiden Sie sich für die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung. Auch hier sollte das Werkstück flach und völlig unbeweglich sein.

Was ist 4-Achsen-CNC-Bearbeitung?

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4-Achsen Bei der CNC-Bearbeitung wird eine computergesteuerte Fräsmaschine mit vier Achsen verwendet, um komplexere Teile als 3-Achsen-CNC-Teile herzustellen. Eine 4-Achsen-Fräsmaschine kann das Werkzeug dank der Bewegung der vierten Achse in vier Richtungen bewegen. Die Hinzufügung einer vierten Rotationsachse um die X-Achse, der sogenannten A-Achse, ermöglicht viele neue Bearbeitungsmöglichkeiten. Es ermöglicht Bewegungen um eine vertikale Achse, sodass die Maschine ohne spezielle Vorrichtungen einen dynamischen Bewegungsbereich von 360 Grad erreichen kann.

Die zusätzlichen Achsen einer 4-Achsen-CNC-Fräse machen sie zu einer wirtschaftlicheren Wahl als eine 3-Achsen-CNC-Fräse. Darüber hinaus bietet das 4-Achsen-CNC-Fräsen eine bessere Gesamtqualität der gefertigten Teile als das 3-Achsen-CNC-Fräsen, da vier Seiten gleichzeitig bearbeitet werden können, ohne das Werkstück neu zu positionieren. Daher ist der Prozess auch frei von möglichen menschlichen Fehlern.

Was ist 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?

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5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist eine vielseitige und beliebte Methode zur Herstellung strukturell komplexer Teile. Dabei wird das Material mit einer fünfachsigen CNC-Maschine in die gewünschte Form geschnitten. Es ist erwähnenswert, dass die Anzahl der Achsen in einer CNC-Maschine normalerweise die Ausrichtung von Werkzeug und Tisch während der Bearbeitung bestimmt. Allerdings bietet die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung erhebliche Vorteile gegenüber der 3-Achsen-Bearbeitung, da die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung eine größere Anzahl von Achsen und Möglichkeiten bietet. 5-Achsen-Maschinen ermöglichen eine Drehung in zwei Ebenen und das Schneidwerkzeug kann sich in drei Richtungen bewegen. Darüber hinaus bewältigen 5-Achs-CNC-Fräsmaschinen auch hochkomplexe Aufgaben fehlerfrei.

Eine 5-Achsen-CNC-Maschine verwendet diese drei Linearachsen und zwei zusätzliche Achsen – A und B. Die A-Achse stellt die Rotationsachse entlang der X-Achse dar, während die B-Achse die Rotation/Bewegung um die Y-Achse darstellt. Manchmal bewegt sich die Mechanik jedoch zur C-Achse statt zur B-Achse. Die C-Achse stellt die Drehung entlang der Z-Achse dar.

Es gibt zwei Haupttypen von 5-Achsen-CNC-Maschinen: 3+2 5-Achsen-CNC- und vollkontinuierliche 5-Achsen-Maschinen.

Bei der 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung arbeiten die beiden Drehachsen unabhängig voneinander, was bedeutet, dass das Werkstück in jedem Winkel relativ zum Schneidwerkzeug gedreht werden kann, um das Merkmal zu bearbeiten. Eine gleichzeitige Drehung beider Achsen während der Bearbeitung ist jedoch nicht möglich. Durch die 3+2-Bearbeitung können hochkomplexe 3D-Formen erzeugt werden. Die vollkontinuierliche 5-Achsen-Bearbeitung kann während der Bearbeitung zwei Drehachsen gleichzeitig drehen und das Werkzeug bewegt sich linear in XYZ-Koordinaten. Die 5-Achsen-Bearbeitung bietet Designern enorme Flexibilität bei der Gestaltung sehr komplexer 3D-Geometrien und kann auch Teile mit komplex gekrümmten 3D-Oberflächen herstellen.

Was ist der Unterschied zwischen 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?

Es ist wichtig, die Vorteile und Nachteile der drei Arten der CNC-Bearbeitung zu verstehen. Es trägt dazu bei, ein Gleichgewicht zwischen Faktoren wie Kosten, Produktqualität und Zeit aufrechtzuerhalten. Beim Vergleich der 3-, 4- und 5-Achsen-Bearbeitungsmöglichkeiten ist die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung zwar effizienter als die 4-Achsen- und 3-Achsen-CNC-Bearbeitung, eignet sich jedoch nicht immer für alle Teile. Außerdem sind nicht alle Teile, die für die 3-Achsen- oder 4-Achsen-CNC-Bearbeitung geeignet sind, für die 5-Achsen-Bearbeitung geeignet. Wenn jedoch die durch 3-Achsen-Bearbeitung bearbeiteten Teile durch 5-Achsen-CNC bearbeitet werden, steigen die Herstellungskosten astronomisch an.

1. Genauigkeit und Präzision

Hohe Präzision und hohe Toleranzen sind einige der Hauptmerkmale der CNC-Bearbeitung. Während die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung eine gute Präzision bietet, kann es aufgrund der ständigen Neupositionierung des Werkstücks zu menschlichen Fehlern kommen. Für die meisten Anwendungen ist diese Fehlerquote jedoch unbedeutend. Dennoch kann die kleinste Abweichung bei sensiblen Luft- und Raumfahrtanwendungen zu einer schlechten Leistung führen.

Gleichzeitig erfordern 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Maschinen keine mehrfachen Neupositionierungen; Daher leiden sie im Allgemeinen nicht unter den Fehlausrichtungsfehlern, die bei der 3-Achsen-CNC-Bearbeitung auftreten. Diese 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Maschinen können mit einer einzigen Vorrichtung Bearbeitungsmöglichkeiten für Werkstücke in mehreren Ebenen/Positionen hinzufügen. Allerdings ist die konsequente Neupositionierung bei der 3-Achsen-CNC-Bearbeitung ein Faktor, der sich auf Bearbeitungsabweichungen auswirkt.

2. Kosten

Kostenvergleich für CNC-Bearbeitung

Die hergestellten Teilekosten sind ein weiterer wichtiger Parameter, der zwischen 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-Bearbeitung unterscheidet. Im Allgemeinen sind 3-Achsen-CNC-Maschinen die wirtschaftlichste Option in Anschaffung und Wartung sowie für die Herstellung einfacher Teile. Faktoren wie der Maschinenbediener und die Verfügbarkeit von Vorrichtungen wirken sich jedoch häufig auf die Betriebskosten einer 3-Achsen-Maschine in der Werkstatt aus.

Gleichzeitig sind 4- und 5-Achsen-Maschinen sehr fortschrittlich und verfügen über verbesserte Funktionen, was sie relativ teuer macht. Ihre leistungsstarken Funktionen machen sie jedoch zur perfekten Wahl für einzigartige Bedingungen.

3. Anwendung

Die Anforderungen oder die Designkomplexität des Teils bestimmen, welche Art von CNC-Bearbeitungsdienst Sie wählen. Mit einer 3-Achsen-CNC-Maschine können Sie einfache Luft- und Raumfahrtkomponenten herstellen. Die Entwicklung komplexer Komponenten für andere Bereiche kann jedoch mithilfe einer 4-Achsen- oder 5-Achsen-CNC-Bearbeitung erfolgen.

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