In der modernen Fertigung gelten CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) als Eckpfeiler der Technologie. Unter den CNC-Systemen hat die Debatte über 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Systeme in den letzten Jahren an Aufmerksamkeit gewonnen. Diese drei Methoden stellen unterschiedliche Ansätze zur Erzielung von Präzision, Effizienz und Vielseitigkeit im Bearbeitungsprozess dar.
Sie alle haben ihren Nutzen, ihre Vor- und Nachteile. Schauen wir sie uns im Detail an.
Also, lasst uns eintauchen!
CNC steht für Computer Numerical Control. Es handelt sich um eine Technologie, die Computer zur Steuerung von Werkzeugmaschinen wie Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Oberfräsen und Schleifmaschinen verwendet. CNC-Maschinen übersetzen digitale Anweisungen in präzise Bewegungen und ermöglichen so die automatisierte Fertigung von Teilen und Komponenten mit hoher Genauigkeit und Konsistenz.
Bei der CNC-Bearbeitung erstellen Konstrukteure mit Computer-Aided Design (CAD)-Software ein digitales Modell des Teils, das sie herstellen möchten. Dieses digitale Modell wird dann in Anweisungen umgewandelt, oft in G-Code, die die genauen Bewegungen und Vorgänge angeben, die zur Herstellung des Teils erforderlich sind.
Der Betrieb einer CNC hängt ausschließlich von der numerischen Steuerung und Codierung des Computers ab. Bei der Steuerung der Werkzeuge und Einbauteile ist eine sorgfältige Programmierung von entscheidender Bedeutung. Daher müssen Sie die Maschine mit den richtigen Codes und Anweisungen versorgen, damit die Maschine eine bestimmte Aufgabe ausführt. Die Maschine wiederum interpretiert die Codes und führt die Aufgabe entsprechend aus. Die Automatisierungsfunktion stellt sicher, dass die Maschine die Aufgabe fortsetzt, bis sie vollständig ausgeführt ist. Am wichtigsten ist, dass für die Ausführung kein manueller Bediener erforderlich ist, was Zeit und Energie spart. Es gewinnt in verschiedenen Industriezweigen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Motorsport, der Herstellung von Computerhardware, dem Werkzeugbau usw. an Bedeutung.
Unzählige Branchen sind aufgrund der vielfältigen Vorteile, die der Einsatz mit sich bringt, von CNC abhängig geworden:
●Steigerung des Produktivitätsniveaus
●Verbesserung der Genauigkeit und Leistung von Maschinen
●Reduzierung der Kosten im Produktionsprozess
●Beschleunigung der Geschwindigkeit im Produktionsprozess
●Erweiterung des Einsatzbereichs verschiedener Materialien
●Reduzierung der Abhängigkeit vom manuellen Betrieb
Verschiedene Arten von CNC-Maschinen
Nachdem das Grundkonzept von CNC und seine Vorteile hervorgehoben wurden, ist es wichtig, auf die verschiedenen Arten von CNC-Maschinen umzusteigen. Hier werde ich weiter auf die Unterschiede zwischen diesen verschiedenen CNC-Typen eingehen, aber vorher wollen wir zunächst ihre einzelnen Funktionen verstehen. Die drei Typen sind 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Maschinen.
Bevor wir uns mit den verschiedenen Arten von CNC-Maschinen befassen, die auf Achsen basieren, ist es wichtig, sich mit der Frage zu befassen, was eine Achse ist.
Achse ist die imaginäre Linie, die zum Messen von Koordinaten verwendet wird, und der Begriff wird zur Definition eines Punktes in der räumlichen Dimension verwendet. Die horizontalen und vertikalen Ebenen werden mithilfe der X- und Y-Achse definiert, während die dreidimensionale Tiefe mithilfe der Z-Achse definiert wird. Bei Maschinen bezeichnet die Z-Achse die Rotationsachse. Bei der Untersuchung von CNC-Maschinen legen die Linearachsen Wert auf die Richtung und Bewegung der Maschine. Bei 3-Achsen-Maschinen beispielsweise bewegt sich die Spindel nach oben, unten und von einer Seite zur anderen nach rechts. Bei 4-Achsen-Maschinen bewegt es sich nach oben, unten, von einer Seite zur anderen und verfügt über eine Drehbewegung. Bei 5-Achsen-Maschinen bewegt es sich nach oben, unten, von einer Seite zur anderen und hat zwei Drehbewegungen.
Bei CNC-Maschinen sind die drei Standardachsen die X-Achse (wobei die Bewegung von links nach rechts erfolgt), die Y-Achse (mit Bewegung von vorne nach hinten) und die Z-Achse (von oben nach unten). Durch die Nutzung dieser drei Achsen kann die CNC-Maschine jedes Werkstück bohren, um dreidimensionale Gegenstände herzustellen. Es kann jedoch keine komplizierten oder anspruchsvollen Designs verarbeiten, da zusätzliche Achsen oder komplizierte Bewegungen erforderlich sind. Beispielsweise gibt es bei 5-Achsen-Maschinen zusätzliche Achsen wie die A-Achse (drehend um die X-Achse), die B-Achse (drehend um die Y-Achse) und die C-Achse (drehend um die Z-Achse). .
Eine 3-Achsen-CNC-Maschine bezieht sich auf ein computergesteuertes Bearbeitungssystem, das entlang dreier Achsen arbeitet: X, Y und Z. Diese Achsen stellen den dreidimensionalen Raum dar, wobei X und Y horizontale Bewegungen und Z vertikale Bewegungen steuern.
In einem 3-Achsen-CNC-System kann sich das Schneidwerkzeug oder Werkstück in drei Richtungen bewegen, um verschiedene Bearbeitungsvorgänge wie Fräsen, Bohren und Schneiden auszuführen. Diese Art von CNC-Maschine wird in der Fertigungsindustrie häufig zur Herstellung verschiedener Teile und Komponenten verwendet, die von einfachen bis hin zu mäßig komplexen Geometrien reichen.
Während 3-Achsen-CNC-Maschinen in vielen Anwendungen Vielseitigkeit und Effizienz bieten, stoßen sie bei der Bearbeitung hochkomplexer und komplexer Teile, die mehrere Anfahrwinkel erfordern, an Grenzen. Infolgedessen kann eine Neupositionierung des Werkstücks oder Werkzeugs erforderlich sein, was die Bearbeitungszeit und -komplexität erhöhen kann.
Trotz dieser Einschränkungen bleiben 3-Achsen-CNC-Maschinen aufgrund ihrer relativ geringen Kosten, der einfachen Bedienung und der Fähigkeit, ein breites Spektrum an Materialien und Teilegeometrien zu verarbeiten, weiterhin beliebt. Sie eignen sich für Anwendungen wie Prototyping, allgemeine Bearbeitung und die Produktion von Teilen mit mittlerer Komplexität. Für komplexere Geometrien und anspruchsvollere Bearbeitungsanforderungen, wie etwa Luft- und Raumfahrtkomponenten oder komplizierte Formen, entscheiden sich Hersteller jedoch möglicherweise für fortschrittlichere Systeme wie 5-Achsen-CNC-Maschinen.
Der erste Typ sind 3-Achsen-Maschinen, die sich gut für Werkstücke mit flacher Oberfläche eignen. Auch hier handelt es sich um diejenigen, die leicht erschwinglich sind und für Stücke verwendet werden, die keine komplizierten Details erfordern. Für die Bearbeitung glatter 2D- bis 2,5D-Teile können Sie auf 3-Achsen-Maschinen zurückgreifen. Diese werden hauptsächlich zum Bohren, Gewindeschneiden von Löchern, Glätten von Oberflächen und Schneiden scharfer Kanten verwendet. Wie der Name schon sagt, können diese Maschinen nahtlos über drei Achsen X, Y und Z schneiden.
●Es kann durch drei Achsen schneiden – X definiert beispielsweise die Breite, Y gibt die Länge an und Z gibt die Tiefe an.
●Es kann verwendet werden, um sich hin und her, von einer Seite zur anderen und von oben nach unten zu bewegen.
●Die Maschine sorgt für die Entfernung unerwünschter Teile des Werkstücks und ermöglicht so das Formen in der gewünschten Form und Größe.
●Mechanische Teile und Komponenten können mit diesen Maschinen problemlos hergestellt werden
●Es ist benutzerfreundlich und weist keine zusätzlichen Komplexitäten in der Handhabung auf
●Es ist taschenfreundlich und kann von Neulingen im Geschäft verwendet werden.
●Die gleichzeitige Bewegung der 3 Achsen gewährleistet die Ausführung mehrerer Aufgaben
●Die Geschwindigkeit der Aufgabenausführung spart Zeit und Energie beim Formen der Teile.
●Es bietet Raum für die Hinzufügung weiterer Achsen basierend auf dem Bearbeitungszentrum und bietet somit Spielraum für Aufrüstungen
Eine 4-Achsen-CNC-Maschine ist eine Art CNC-Maschine (Computer Numerical Control), die mit vier Achsen zur Bewegungssteuerung ausgestattet ist. Im Gegensatz zu den standardmäßigen 3-Achsen-CNC-Maschinen, die sich entlang der X-, Y- und Z-Achse bewegen können, fügen 4-Achsen-Maschinen eine weitere Rotationsachse hinzu, typischerweise um die X-, Y- oder Z-Achse. Diese zusätzliche Achse ermöglicht es der Maschine, komplexere Bearbeitungsvorgänge durchzuführen und komplizierte Teile mit größerer Effizienz und Genauigkeit herzustellen.
Die vierte Drehachse ermöglicht es dem Schneidwerkzeug, sich dem Werkstück aus verschiedenen Winkeln zu nähern, was Vorgänge wie Indexieren, Konturieren und Spiralfräsen ermöglicht. Diese Vielseitigkeit ist besonders vorteilhaft bei der Bearbeitung zylindrischer oder prismatischer Teile mit Merkmalen, die eine Bearbeitung aus mehreren Winkeln erfordern.
Die Anwendungen von 4-Achsen-CNC-Maschinen erstrecken sich über ein breites Spektrum an Branchen, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Medizintechnik und Formenbau. Sie werden häufig für Aufgaben wie Gravieren, Schnitzen, Bohren von Löchern in verschiedenen Winkeln und Bearbeiten komplexer Konturen verwendet. Darüber hinaus können 4-Achsen-Maschinen die Produktivität steigern, indem sie den Bedarf an mehreren Einstellungen und der manuellen Neupositionierung des Werkstücks reduzieren.
Insgesamt eröffnet die Integration einer vierten Achse in die CNC-Bearbeitung neue Möglichkeiten für Hersteller, die die Grenzen von Präzision und Komplexität in ihren Produktionsprozessen verschieben möchten
●Es ermöglicht das Schneiden des Werkstücks so wie es ist, ohne es demontieren zu müssen.
●Durch die Rotationsfunktion können Sie die Materialien leicht von beiden Seiten entfernen; Somit kann das Formen effizienter durchgeführt werden.
●Es senkt die Produktionskosten und erweist sich bei geschäftlichen Unternehmungen als taschenfreundlich
●Es verbessert die Effizienz und die Qualität der Ausführung der Aufgaben ist genauer
●Die Möglichkeit, in verschiedenen Winkeln zu schneiden, spart Zeit und erleichtert die Arbeit
Eine 5-Achsen-CNC-Maschine ist ein hochentwickeltes Bearbeitungssystem, das sich gleichzeitig entlang von fünf Achsen bewegen kann: X, Y, Z und zwei zusätzlichen Rotationsachsen, typischerweise als A und B bezeichnet. Diese zusätzliche Bewegungsfreiheit ermöglicht die Annäherung des Schneidwerkzeugs Das Werkstück kann aus mehreren Winkeln und Ausrichtungen betrachtet werden, was hochkomplexe und komplizierte Bearbeitungsvorgänge ermöglicht.
Der Hauptvorteil einer 5-Achsen-CNC-Maschine ist ihre Fähigkeit, Teile mit komplexen Geometrien und Konturen herzustellen, die mit der herkömmlichen 3-Achsen-Bearbeitung schwierig oder gar nicht zu erreichen wären. Durch Neigen und Drehen des Werkstücks oder Schneidwerkzeugs können 5-Achsen-CNC-Maschinen präzise auf schwer zugängliche Bereiche zugreifen und komplizierte Werkzeugwege ausführen.
Diese Maschinen werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Herstellung medizinischer Geräte und im Formenbau eingesetzt, wo die Herstellung komplexer Komponenten mit engen Toleranzen unerlässlich ist. Beispiele für Teile, die üblicherweise auf 5-Achsen-CNC-Maschinen hergestellt werden, sind Turbinenschaufeln, Laufräder, Luft- und Raumfahrtkomponenten, geformte Oberflächen und komplizierte Formen.
Die Vielseitigkeit und Flexibilität der 5-Achsen-Bearbeitung bringt mehrere Vorteile mit sich, darunter kürzere Rüstzeiten, verbesserte Oberflächengüte, höhere Genauigkeit und höhere Produktivität. Darüber hinaus können 5-Achsen-CNC-Maschinen Produktionsabläufe rationalisieren und Bearbeitungsprozesse optimieren, indem sie die Notwendigkeit einer manuellen Neupositionierung des Werkstücks minimieren.
Während 5-Achsen-CNC-Maschinen beispiellose Fähigkeiten bieten, sind sie im Vergleich zu ihren 3-Achsen-Gegenstücken auch mit höheren Kosten und technischer Komplexität verbunden. Die Programmierung und der Betrieb dieser Maschinen erfordern spezielle Fähigkeiten und Fachkenntnisse, und die anfänglichen Investitions- und Wartungskosten können erheblich sein.
Aufgrund der zusätzlichen Rotationsfunktionen an den beiden Achsen ist dies die effizienteste CNC-Maschinenversion. Allerdings ist der Preis dieser Maschinen aufgrund der zusätzlichen Funktionen höher. Die Genauigkeit und Effizienz kommt bei 5-Achsen-Maschinen mit mehreren einzigartigen Merkmalen deutlich zum Ausdruck.
Es umfasst eine Drehung um die A-Achse oder eine Drehung um die X-Achse, ähnlich wie bei einer 4-Achsen-Maschine, sowie eine Drehung um die Y-Achse, die als C-Achse bezeichnet wird. Es gibt zwei Arten von 5-Achsen-Maschinen, nämlich
●3+2 Maschine, die eine Drehung um zwei unabhängige Achsen anstelle einer gleichzeitigen Drehung umfasst.
●Vollkontinuierliche Maschine, bei der die gleichzeitige Drehung auf zwei Achsen offensichtlich ist.
5-Achsen-Maschinen verfügen zusätzlich über eine weitere rotierende Achse, die B-Achse. In diesem Fall verläuft X-Y-Z-A-B oder X-Y-Z-A-C um die X-, Y-/X- und Z-Achse. 5-Achsen-Maschinen ermöglichen auch die Ausführung komplizierter Winkel und Schnitte und sorgen für eine bessere Endbearbeitung des Formprozesses, da die 5-Achsen-Maschinen die Bewegung des Werkstücks in verschiedene Richtungen ermöglichen. Sie können die Schnitte in vollem Umfang auch in einem Arbeitsgang ausführen. Dank der 4. und 5. Achse können Sie zudem in eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten eintauchen; Somit erweitert es die Vielfalt an Designs, die durch Hinzufügen eines Werkzeugkopfs erreicht werden können.
●Es ermöglicht die Bedienung von fünf Seiten
●Es ermöglicht die Auswahl von zwei der drei Rotationsachsen je nach Maschinentyp
●Hier erfolgt die Drehung entweder auf der A- und C-Achse oder auf der B- und C-Achse
●Die CNC-Programmierung braucht Zeit
●Das Werkstück oder die Spindel führt die Drehung aus
●Es kann verwendet werden, um 3D-Formen mithilfe der kontinuierlichen 5-Achsen zu erstellen
●Es ermöglicht die Bearbeitung des Werkstücks von fünf Seiten
●Es ermöglicht die nahtlose Bearbeitung komplexer Materialien
●Es kann verwendet werden, um detaillierte und komplizierte Formen auszuführen
Wenn Sie auf der Suche nach effizienten 5-Achsen-CNC-Maschinen sind, können Sie sich bei den führenden Herstellern erkundigen, die diese Produkte herstellen und einen effizienten Betrieb garantieren. Ein solches führendes Unternehmen ist Yangsen, das auf Werkzeugmaschinen spezialisiert ist und den Ruf genießt, Spitzentechnologie anzubieten. Das Unternehmen liefert qualitativ hochwertige Produkte zu erschwinglichen Preisen und exportiert seine Waren in die ganze Welt. Seine 20-jährige Erfahrung macht es zu einem zuverlässigen Namen in der CNC-Bearbeitung.
Die beiden besten 5-Achsen-Maschinen von Yansen sind:
Was sind die Unterschiede zwischen 3-, 4- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?
Nachdem ich die Hauptmerkmale der drei Arten von CNC-Maschinen erläutert habe, werde ich die wesentlichen Unterschiede zwischen diesen Produkten beleuchten.
| Besonderheit | 3-Achsen-CNC-Maschine | 4-Achsen-CNC-Maschine | 5-Achsen-CNC-Maschine |
| Anzahl der Achsen | 3 (X, Y, Z) | 4 (X, Y, Z + Drehachse) | 5 (X, Y, Z + 2 Drehachsen) |
| Bewegungsfähigkeiten | Lineare Bewegung entlang der X-, Y- und Z-Achse | Lineare Bewegung entlang der X-, Y- und Z-Achse + Drehung um eine zusätzliche Achse | Lineare Bewegung entlang der X-, Y- und Z-Achse + Drehung um zwei zusätzliche Achsen |
| Komplexität | Einfache Programmierung und Bedienung | Aufwendigere Programmierung durch zusätzliche Achse erforderlich. | Erfordert fortgeschrittene Programmierung und Fachwissen. |
| Präzision | Gut für grundlegende Bearbeitungsvorgänge | Bietet im Vergleich zu 3-Achsen-Maschinen eine verbesserte Präzision und Oberflächengüte. | Bietet überlegene Präzision und Oberflächengüte aufgrund der größeren Bearbeitungsfreiheit. |
| Barrierefreiheit | Der Zugang zu bestimmten Bereichen kann eingeschränkt sein | Aufgrund der hinzugefügten Drehachse kann der Zugang eingeschränkt sein. | Verbesserter Zugriff auf komplexe Geometrien und Features mit größerer Flexibilität. |
1. Kosten – Hier wird deutlich, dass der Preis des Produkts direkt proportional zur Anzahl der Achsen ist. Daher sind die Herstellungskosten für 5-Achsen-Maschinen höher und ihr Betrieb ist mit höheren Kosten verbunden als für ihre 3-Achsen- und 4-Achsen-Gegenstücke.
2. Merkmale – Auch die Merkmale der drei Maschinentypen weisen starke Unterschiede auf. Beispielsweise gilt die Winkelfunktion nicht für 3-Achsen-Maschinen. Ebenso verfügen 4-Achsen-Maschinen als zusätzliche Funktion über 3 Achsen und eine Drehung auf der X-Achse. Auch hier bewältigen die 5-Achsen-Maschinen problemlos komplexe Winkel und verfügen über drei Achsen und zusätzliche Drehungen.
3. Achsenbewegung – Im Fall einer 3-Achsen-Bewegung beobachten wir drei Bewegungen: oben-unten, links-rechts und vorne-hinten. Bei der 4-Achsen-Maschine werden drei Achsenbewegungen in Kombination mit einer Rotationsbewegung beobachtet, während bei 5-Achsen-Maschinen drei Achsenbewegungen und zwei Rotationsbewegungen beobachtet werden.
4. Effizienz – Die 3-Achsen-Maschinen weisen die geringste Effizienz und Genauigkeit auf, während die Produktivität der 4-Achsen-Maschinen höher ist als bei ersteren. Bei den 5-Achsen-Maschinen zeichnen sich jedoch die höchste Effizienz und Genauigkeit bei der Aufgabenausführung sowie die Fähigkeit zur Bewältigung komplexer und komplizierter Aufgaben aus.
5. Anwendungen – Die 3-Achsen-Maschinen werden hauptsächlich zum Schneiden scharfer Kanten von Werkstücken, zum Bohren von Löchern und zum Fräsen von Schlitzen sowie zum Einleiten der Automatisierung verwendet. Wenn Sie Großserienteile verwenden, können Sie auf 3-Achs-Maschinen zurückgreifen und diese zum Ausschneiden von Keilnuten oder zum Schleifen einsetzen. Wenn Sie die 3-Achsen-Maschine jedoch für eine größere Winkelfunktion verwenden möchten, ist eine intensive Planung erforderlich. Obwohl der Prozess kompliziert werden würde und ständiges Montieren und Neumontieren erfordern würde, können Sie ihn mit 3-Achsen-Maschinen erledigen.
Andererseits werden die 4-Achsen-Maschinen hauptsächlich zum Formen zylindrischer Substanzen oder auf mehreren Oberflächen verwendet. Die CNC-Fräse vereint die Qualitäten der CNC-Drehmaschine, indem sie die rotierende Achse hinzufügt. Für eine reibungslose Funktion auf zylindrischen Flächen können das Werkstück und das Schneidwerkzeug einer Rotation ausgesetzt werden. Auch hier gilt: Sie können das Material nur einmal neu montieren, um einen Block zu bearbeiten und identische Merkmale auf allen Oberflächen zu gravieren. Stattdessen können die 4 Achsen Ihre Aufgabe erleichtern. In einer solchen Situation müssen Sie das Werkstück einer Drehung zur nächsten Fläche aussetzen, das darauf befindliche Merkmal ausschneiden und zur nächsten Fläche übergehen. Das spart Zeit und Mühe.
Schließlich sind die 5-Achsen-Maschinen die effektivsten und produktivsten; Sie werden in der Medizin-, Luft- und Raumfahrt-, Öl- und Gasindustrie sowie in der Herstellung mechanischer Teile eingesetzt. Es ist ideal für den Umgang mit komplexen und hochwertigen Maschinen. Bei den 5-Achs-CNC-Maschinen wird beobachtet, dass das Material/Werkstück in jede mögliche Richtung gedreht werden kann. Dadurch erhöhen sich auch die Bedienmöglichkeiten und ermöglichen die Gravur komplexer Designs ohne aufwändiges Ummontieren.
Wenn Sie sich bei der Wahl zwischen diesen verschiedenen Maschinentypen nicht sicher sind, sollten Sie die Faktoren Budget und Anforderungen berücksichtigen. Wenn Sie bereit sind zu investieren und eine hocheffiziente und fortschrittliche Maschine benötigen, dann sollte ohne Zweifel eine 5-Achsen-Maschine die erste Wahl sein, da sie eine größere Flexibilität als eine 4-Achsen-Maschine bietet und eine höhere Genauigkeit als eine 3-Achsen-Maschine verspricht. Darüber hinaus ermöglicht es eine fortgeschrittene Programmierung komplexer Teile mit einem 5-Achsen-VMC im Gegensatz zu einem 4-Achsen-VMC. Wenn Sie hingegen ein streng niedrigeres Budget einhalten und etwas weniger Kompliziertes suchen, ist es ratsam, sich für 3-Achsen- oder 4-Achsen-Maschinen zu entscheiden.
Abschiedsgedanke
In diesem Artikel werden die verschiedenen Arten von CNC-Maschinen sowie die Unterschiede zwischen den 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-Maschinen sowie deren Merkmale beleuchtet. Wenn Sie planen, in diese CNC-Maschinen zu investieren, können Sie auf zuverlässige Namen wie Yansen zurückgreifen und deren Website für weitere Details besuchen.
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