Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist eines der fortschrittlichsten Verfahren, die heute verfügbar sind. Es nutzt die subtraktive Bearbeitungstechnologie, um endlose Möglichkeiten für die Teileherstellung zu bieten. Bei dieser Technologie werden Schneidwerkzeuge verwendet, die auf fünf Achsen arbeiten, um Werkstücke in die gewünschte Form und Größe zu schneiden. Die 5-Achsen-Bearbeitung sorgt für höhere Genauigkeit und Präzision, Effizienz und Zuverlässigkeit. Durch die Erhöhung der Achsenanzahl sind Fünf-Achs-Fräsmaschinen zudem leistungsfähiger als vergleichbare Produkte. Darüber hinaus ermöglicht der Prozess eine vollständige Automatisierung und Verwaltung mithilfe von Computer Numerical Control (CNC). Daher verlassen sich viele zuverlässige CNC-Bearbeitungsbetriebe für ihre Präzisions-CNC-Bearbeitungsdienstleistungen auf diese Technologie.
Bei diesem Vorgang bewegt sich das Schneidwerkzeug gleichzeitig in fünf Achsen. 5-Achsen-CNC-Maschinen bieten drei lineare Achsen und zwei rotierende Achsen, die gleichzeitig arbeiten, um komplexe Teile herzustellen. Dies beinhaltet normalerweise eine Vergrößerung der Neigung des Tisches oder Werkzeugs, was wiederum die Drehung und Bewegung erhöht.
Mit der 5. Achse können Maschinisten bis zu 5 Flächen in einem Arbeitsgang herstellen. Dies macht den Prozess sehr effizient und präzise. Dadurch eignet es sich auch für die Erstellung komplexer Strukturen und Features mit minimalem Setup. Da mehrere Teile eine gleichmäßige Bearbeitung von fünf Seiten erfordern, wird dieser Prozess für mehrere Branchen immer wertvoller.
Zum besseren Verständnis der Achsen in a 5-Achsen-CNC-FräseLassen Sie uns die Bedeutung der Achsenanzahl bei der CNC-Bearbeitung erklären. Die Anzahl der Bearbeitungsachsen ist die Anzahl der Richtungen, in die sich das Schneidwerkzeug (oder Rohmaterial) bewegen kann, um das gewünschte Produkt herzustellen. Herkömmliche CNC-Maschinen verfügen beispielsweise über drei Achsen. Daher können sich ihre Werkzeuge nur in der X-, Y- und Z-Achse bewegen.
Werkzeugbewegung:
Horizontal auf der X-Achse;
Die Y-Achse ist vertikal;
Bewegen Sie sich auf der Z-Achse hin und her.
5-Achsen-Bearbeitungszentren bieten durch Neigen (und Drehen) des Tisches zusätzliche Linearachsenfunktionalität. Es gibt zwei zusätzliche Rotationsachsen, die A-Achse und die C-Achse genannt werden. Die A-Achse wird auch Kipptischachse genannt, während die B-Achse die Tischdrehachse ist. Die Einbeziehung dieser Achsen ermöglicht die Bearbeitung komplexerer Geometrien, als dies mit 2- oder 3-Achsen-CNC-Maschinen möglich ist.
Wie andere CNC-Maschinen sind auch 5-Achsen-CNC-Fräsmaschinen auf Computeranweisungen angewiesen. Die programmierten Anweisungen der Maschine steuern die Bewegung des Schneidwerkzeugs und des Werkstücks. Der 5-Achs-Bearbeitungsprozess beginnt mit der Erstellung eines 3D-CAD-Modells des gewünschten Bauteils.
Anschließend wird das CAD-Modell in eine CAM-Software exportiert, die es in ein Computerprogramm (G-Code) umwandelt. G-Code enthält die Anweisungen für die CNC-Maschine. Es enthält Werkzeugwege, die entsprechend der erforderlichen Teilegeometrie erstellt wurden. Diese Anweisungen steuern die Bewegung des Schneidwerkzeugs entlang der linearen Achsen (X, Y und Z). Es steuert auch die Ausrichtung des Tisches entlang der Rotationsachsen (A und B), um das gewünschte Teil zu erstellen.
Dieses Verfahren ermöglicht die Bearbeitung von 5 Seiten eines Werkstücks mit einer Aufspannung. Dadurch sparen Sie Herstellungszeit und -kosten und können Ihre Produkte schneller auf den Markt bringen. Beachten Sie jedoch, dass Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung von der Art und Konfiguration der 5-Achs-Maschine abhängig sind.
5-Achsen-Maschinen können Ihre Bearbeitungsprogramme verbessern und die Skalierbarkeit erhöhen. Diese Bearbeitungszentren können unterschiedlicher Bauart sein, um den Anforderungen der Fertigungsindustrie gerecht zu werden.
Die drei Haupttypen von Fünf-Achsen-CNC-Maschinen sind:
Die Rotationsachse der Kopf/Kopf-Maschine befindet sich im Kopf. Ihre 5-Achsen-Scheitelpunkte sitzen auf einer Plattform, die sich über einen stationären Tisch bewegt und das Werkstück an Ort und Stelle hält. Daher müssen Sie sich keine Sorgen über Werkzeugbeeinträchtigungen am Spindelkopf der Werkzeugmaschine machen.
Auf diese Weise haben die Scheitelpunkte eine größere Chance, sich um das Werkstück zu bewegen, wodurch es für die Herstellung großer, schwerer Teile geeignet ist. Der Maschinentisch kann schweres Gewicht tragen, ohne die Genauigkeit des rotierenden Asses zu beeinträchtigen. Die Konstruktion dieser Maschinen begrenzt jedoch ihre Bewegung entlang der Rotationsachse.
Bei einer Kopf-/Tisch-Maschinenkonfiguration befindet sich eine Drehachse im Kopf und eine weitere im Drehtisch. Sie verfügen über einen begrenzten Bereich der Rotationsachse im Kopf. Die Drehachse hingegen hat einen größeren Bereich (unbegrenzt) und befindet sich innerhalb des Tisches.
Dieser Aufbau ist vorteilhaft, da er eine gleichmäßige Drehung des Werkstücks ohne Einschränkungen ermöglicht. Die Anzahl der herstellbaren Teile ist jedoch begrenzt. Dies liegt daran, dass sich das Werkstück auf einer rotierenden Achse befindet.
Bei diesem Aufbau befindet sich die Drehachse der 5-Achsen-Maschine innerhalb des Arbeitstisches. Daher erfolgt die gesamte Drehung auf dem Tisch und der Kopf bewegt sich nicht. Aufgrund ihrer Konstruktion sind diese Maschinen für die Bearbeitung von Hinterschnitten geeignet. Da sich der Schneidkopf außerdem nicht dreht, kann der Maschinist während der Programmierphase leicht erkennen, wie der Schnitt ausgeführt wird.
Allerdings ist das Maschinenlayout für die Bearbeitung großer oder schwerer Bauteile nicht gut geeignet. Diese Einschränkung ist darauf zurückzuführen, dass der Tisch nicht viel Gewicht tragen kann.
Wie bereits erwähnt, wird die Bewegung der Achsen bei der 5-Achsen-Fertigung durch die Anweisungen des CNC-Programms bestimmt. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von CNC-Bearbeitungsvorgängen, die für 5-Achsen geeignet sind:
Das Funktionsprinzip der Zapfenmaschine besteht darin, dass sich die A-Achse um die X-Achse und die C-Achse um die Z-Achse dreht. Die Bewegung des Tisches stellt die Drehachse dar. Das heißt, beide Rotationsachsen liegen innerhalb des Tisches, während der Kopf stationär bleibt (Tisch/Tisch). Trunnion 5-Achsen-CNC-Werkzeugmaschinen eignen sich für:
Hohe Arbeitsbelastung
Entfernt Schwermetalle, ohne den Kopf zu bewegen
Bessere Unterschneidungsfähigkeit
Das Funktionsprinzip einer rotierenden 5-Achsen-CNC-Maschine besteht darin, dass sich die B-Achse um die Y-Achse dreht, während sich die C-Achse um die Z-Achse dreht. Diese Bewegung unterscheidet sich vom Trunnion-Stil dadurch, dass der Tisch während des gesamten Schnitts eben bleibt. Daher kann es schwerere Komponenten tragen. Rotationsmaschinen sind geeignet für:
Bearbeitung größerer Bauteile
Verwenden Sie kürzere Schneidwerkzeuge
Die Möglichkeit, Schneidwerkzeug und Werkstück gleichzeitig auf bis zu fünf Seiten zu bewegen, bietet vielen Branchen mehrere Vorteile. Es ermöglicht die kostengünstige Herstellung komplexer Teile.
5-Achsen-CNC-Maschinen ermöglichen die gleichzeitige Bearbeitung von fünf Flächen. Bei der herkömmlichen 3-Achsen-Bearbeitung benötigen Sie möglicherweise mehrere Aufspannungen, um ein Teil mit vielen Flächen zu bearbeiten. Die Fünf-Achsen-Technologie vervollständigt die Bearbeitung von Konturteilen und anderen mehrseitigen Teilen in einer Struktur. Dadurch können Sie Bauteile mit komplexen Geometrien mit weniger Rüstvorgängen fertigen.
Durch die zusätzliche Rotation während dieses Prozesses können Sie komplexere Designs und Geometrien erzielen. Die Maschine ermöglicht die nahtlose Bearbeitung von Bögen und Winkeln, die bisher nur mit mehreren Spezialvorrichtungen möglich waren. Durch den 5-Achsen-Fräsprozess kann ein Teil in einem einzigen Arbeitsgang gedreht werden, um die gewünschte Geometrie zu erhalten, wodurch komplexe Vorrichtungen überflüssig werden. Darüber hinaus lässt sich diese Technologie perfekt mit GD&T-Annotation kombinieren, um Bezugsmerkmale in einem einzigen Arbeitsgang zu generieren. Das 5-Achsen-Fräsen eignet sich auch für CNC-Bearbeitungsanwendungen, die Oberflächenprofiltoleranzen auf komplexen Konturoberflächen erfordern.
Die zusätzliche Einrichtung, die bei der manuellen Bearbeitung im Vergleich zur CNC-Bearbeitung erforderlich ist, führt dazu, dass der Maschinist während des Herstellungsprozesses die präzise Ausrichtung verliert. Allerdings verringert die minimale Einrichtung beim 5-Achsen-CNC-Fräsen das Fehlerpotenzial und erhöht die Präzision, die zum Erreichen höchster Qualität erforderlich ist. Die heute erhältlichen verschiedenen Arten von 5-Achsen-Maschinen machen es überflüssig, das Werkstück während des Bearbeitungsprozesses in verschiedenen Winkeln neu zu positionieren. Daher können Sie sich auf verbesserte Bearbeitungstoleranzen verlassen. Darüber hinaus ermöglichen einige Maschinenkonfigurationen den Einsatz kürzerer Schneidwerkzeuge. Dies erhöht die Standzeit des Werkzeugs und gewährleistet die Wiederholgenauigkeit.
Durch die 5-Achsen-Bearbeitung wird sichergestellt, dass das Schneidwerkzeug tangential zur Schnittfläche verläuft. Durch diese Anordnung kann mit jeder Drehung des Werkzeugs mehr Material abgetragen werden. Dadurch werden die Zykluszeit und die Gesamtbearbeitungskosten reduziert.
Die zusätzlichen Achsen dieser Technologie sorgen für die richtige Ausrichtung der Werkstücke und bringen sie näher an das Schneidwerkzeug. Daher können Sie ein kürzeres Schneidwerkzeug verwenden, um die gewünschte Form zu erstellen. Diese kürzeren Werkzeuge können mit sehr hohen Geschwindigkeiten und geringen Vibrationen schneiden. Weniger Vibrationen verringern die Wahrscheinlichkeit, dass am fertigen Produkt „Rattermarken“ entstehen. Die vertikale Bearbeitung verbessert auch die Spindelauslastung für die Bearbeitung abgewinkelter Flächen. Auf diese Weise können Sie mit dieser Technologie ein besseres Oberflächenfinish erzielen und den mit der Nachbearbeitung verbundenen Aufwand und Zeitaufwand reduzieren.
Aufgrund der hohen Prozessgeschwindigkeit werden 5-Achs-bearbeitete Teile häufig in einem einzigen Arbeitsgang fertiggestellt. Durch die einmalige Einrichtung können Sie Zeit und Geld sparen. Darüber hinaus machen die längere Lebensdauer und die kürzeren Schneidwerkzeuge häufige Werkzeugwechsel überflüssig, was Geld und Zeit spart. Darüber hinaus kann der 5-Achsen-Fräsprozess automatisiert werden, wodurch manuelle Vorgänge und Arbeitsaufwand reduziert werden. Dies reduziert die mit dem Prozess verbundenen Arbeitskosten. Daher ist die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung eine kostengünstige Lösung, um Ihre Produkte schneller auf den Markt zu bringen.
Obwohl die 5-Achsen-CNC-Technologie viele Vorteile bietet, ist ihr Einsatz für einige Anwendungen nicht geeignet.
Die Anschaffungskosten einer 5-Achsen-CNC-Maschine und ihrer Basissoftware sind hoch. Es ist viel höher als das, was für ein 3-Achsen-Bearbeitungszentrum benötigt wird. Ebenso sind die Wartungsanforderungen der Maschine anspruchsvoller als bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen. Dieser Aspekt erhöht auch direkt die Bearbeitungskosten von 5-Achs-bearbeiteten Teilen.
Diese beiden zusätzlichen Rotationsbewegungen und ihre räumlichen Bahnen sind abstrakt und komplex. Um beispielsweise Freiformflächen zu bearbeiten, müssen Sie Folgendes tun:
Durch mehrere Koordinatentransformationen;
Führen Sie komplexe räumliche Geometrieoperationen durch.
Berücksichtigen Sie die Koordination der Bewegung jeder Achse.
All dies ist notwendig, um Kollisionen und Interferenzen zu vermeiden und das richtige Maß an interpolierter Bewegung sicherzustellen. Daher ist es schwieriger zu programmieren, um die erforderliche Bearbeitungsgenauigkeit, Präzision und Oberflächenqualität zu erreichen.
Das 5-Achsen-CNC-Fräsen ist eine fortschrittliche Technologie, die eine erweiterte Programmierung, Maschineneinrichtung und Bedienung erfordert. Daher erfordert der Prozess hochqualifizierte technische Bediener. Dies führt häufig zu höheren Arbeitskosten.
Eine Unterauslastung der 5-Achsen-Funktionalität ist ein häufiges Phänomen. Einige Bediener verstehen nicht alle Möglichkeiten der Maschine. Andere verfügen möglicherweise nicht über die Programmierkenntnisse für hochmoderne Operationen.
Die folgenden Tipps helfen Ihnen, die Vorteile dieses Herstellungsverfahrens zu nutzen:
Versuchen Sie, ausreichend Informationen einzuholen, bevor Sie sich für den Einsatz der 5-Achsen-Technologie entscheiden. Analysieren Sie die von Kunden erhaltenen Daten und prüfen Sie sie auf Richtigkeit und Richtigkeit. Schauen Sie sich die Komponenten genau an und prüfen Sie, ob Vortests erforderlich sind. Simulationssoftware hilft bei der Validierung des Prozesses, bevor der CAD-Entwurf in das CAM-Modell übertragen wird. Die Software hilft bei der Überwachung von Werkzeuglänge, Interferenzen und Teileabmessungen. Es ist eine Investition in Programme und Software erforderlich, die die Fähigkeiten der 5-Achsen-Maschine ergänzen. Darüber hinaus empfiehlt es sich, eine Kostenanalyse durchzuführen, um sicherzustellen, dass Sie den kostengünstigsten Arbeitsablauf nutzen.
Die Erstellung von 5-Achsen-Werkzeugwegen erfordert häufig den üblichen Kompromiss zwischen Hochgeschwindigkeitsschneiden und verringertem Kollisionsrisiko. Eine Kollision könnte zum Bruch von Bauteilen, zu Schäden an der Maschine oder zur Verschrottung des Teils führen. Glücklicherweise kann dies mit bestimmten Softwaretools behoben werden. Das Softwareprogramm prüft vorab jede Bewegung des Werkzeugs, um festzustellen, ob es auf etwas stößt. Solange das CNC-Bearbeitungsdesign korrekt modelliert ist, erkennt die Software die Kollision, bevor sie auftritt.
Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung sorgt für eine hohe Produktivität, kann aber auch das Fehlerrisiko erhöhen. Dies kann auf die Verwendung des falschen Werkzeugs oder ein beschädigtes Schneidwerkzeug zurückzuführen sein. Der Einsatz eines Werkzeugerkennungssystems kann solche Fehler minimieren. Das System hilft Ihnen bei der Analyse der Tools, die Sie verwenden möchten, und stellt sicher, dass Sie das richtige auswählen.
Durch die Laufdynamik werden die Details jeder Funktion mit größerer Genauigkeit erreicht. Es hilft Ihnen, die korrekte Positionierung des Schneidwerkzeugs relativ zum Achsenwendepunkt zu verstehen.
Dieses Herstellungsverfahren eignet sich für Anwendungen in verschiedenen Branchen, die hohe Präzision, komplexe Formen und enge Toleranzen erfordern.
Typische Anwendungen sind:
Die Luft- und Raumfahrtindustrie benötigt Teile mit organischen Formen, mit konturierten Kanten und zusammengesetzten Formen. Luft- und Raumfahrtteile weisen einzigartige und komplexe Geometrien auf, was die 5-Achsen-Bearbeitung zu einer idealen Technologiewahl macht. Durch dieses Verfahren wird ein hoher Detaillierungsgrad erreicht und die Notwendigkeit einer Neumontage des Schneidkopfes verringert. Daher werden Teile für Luft- und Raumfahrtanwendungen so präzise wie möglich gehalten und entsprechen den Industriestandards.
Bei der Herstellung medizinischer Geräte dürfen Qualität und Präzision keine Kompromisse eingehen. Die hochpräzisen Fähigkeiten von 5-Achsen-Fertigungsprozessen erleichtern die Herstellung von Implantaten, Geräten und anderen Geräten, um strenge Anforderungen im Gesundheitswesen zu erfüllen. Die meisten Komponenten sind klein und komplex. Andere sind hochentwickelte elektronische Scan- und Überwachungsgeräte. Die 5-Achs-Technologie bietet eine effiziente und kostengünstige Methode zur Herstellung dieser Bauteile.
Die Energiewirtschaft benötigt oft komplexe und fortschrittliche Komponenten, darunter Solarstromanlagen und Kraftwerke. Das rasche Aufkommen der 5-Achsen-Bearbeitung bietet eine Garantie für die CNC-Präzisionsbearbeitung von raffinierten und speziellen Teilen von Energieanlagen. Diese Teile sind auf Langlebigkeit ausgelegt und sorgen für Stabilität im Arbeitsbereich.
Die Entscheidung zwischen 5-Achsen-Bearbeitungszentren und anderen Technologien kann eine große Herausforderung sein. Um sicherzustellen, dass Sie die beste Wahl treffen, müssen viele Faktoren berücksichtigt werden. Hier ist ein Vergleich zwischen dieser Technik und anderen Methoden.
Viele Menschen neigen dazu, diese beiden Techniken zu verwechseln. Bei der Fünf-Achsen-CNC-Bearbeitung, auch kontinuierliche Fünf-Achsen-Bearbeitung genannt, wird das Werkzeug kontinuierlich entlang fünf Achsen gedreht. Im Gegensatz dazu führt die 5+5-Achsen-Bearbeitung ein 3-Achsen-Programm aus. Dabei wird das Werkzeug in einem bestimmten Winkel arretiert. Die beiden Drehachsen bestimmen diesen Winkel.
Der Hauptvorteil der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung gegenüber der 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung ist die Geschwindigkeit. Letzteres erfordert ein ständiges Anhalten und Starten der Maschine zwischen den einzelnen Werkzeugausrichtungen. Ersteres erledigt den Schnitt jedoch in einem Zug. Darüber hinaus eignet sich die 5-Achsen-Bearbeitung besser für komplexe Oberflächen, während die 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung hauptsächlich für die Planbearbeitung eingesetzt wird.
Da 5-Achsen-Maschinen weniger Vorrichtungen und keine speziellen Vorrichtungen erfordern, sind die Bearbeitungskosten niedriger als bei 3+2-Achsen-Maschinen. Allerdings ist zu beachten, dass die Programmierung bei der 5-Achs-Technik wesentlich komplexer ist als bei der 3+2-Achs-Bearbeitung.
Im Gegensatz zur 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist der 3D-Druck ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Komponenten Schicht für Schicht aufgebaut werden. Obwohl diese Technologien unterschiedliche Funktionsweisen haben, überschneiden sich ihre Anwendungen mehr oder weniger. Sie alle bieten hohe Präzision, schnelle Durchlaufzeit, verbesserte Wiederholgenauigkeit und hervorragende Oberflächengüte.
Für den 3D-Druck sind keine speziellen Vorrichtungen oder Werkzeuge erforderlich. Daher sind auch die anfänglichen Einrichtungskosten gering. Allerdings bieten 5-Achsen-CNC-Maschinen eine bessere Maßhaltigkeit als der 3D-Druck. Sie können sowohl kleine als auch große Teile präzise bearbeiten. Um durch den 3D-Druck extrem enge Toleranzen zu erreichen, sind zusätzliche Nachbearbeitungsvorgänge erforderlich.
Yangsen ist ein führender Anbieter von CNC-Bearbeitungsdienstleistungen mit Präsenz auf der ganzen Welt. Wir verfügen über mehrere 5-Achsen-CNC-Maschinen, darunter YSMT-6042, YSMV-3018, YS650-5AX, YSV-855 usw. Unsere leistungsstarken 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsdienste können hochpräzise CNC-bearbeitete Teile mit hoher Qualität und schnellem Durchlauf herstellen Zeiten und wettbewerbsfähige Preise.
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