CloudNC verfügt über eine Reihe von hochmodernen 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-Fräsmaschinen. Als Konstrukteur ist es für die Optimierung Ihres Entwurfs von entscheidender Bedeutung, zu wissen, auf welchem Maschinentyp Ihr Teil gefertigt werden soll. Wenn Sie ein CNC-gefrästes Teil entwerfen, haben Sie vielleicht noch nicht darüber nachgedacht, auf welchem Maschinentyp Ihr Teil gefertigt werden soll, aber die Komplexität und die Art der Geometrie, die Sie entwerfen können, sind für verschiedene Maschinentypen unterschiedlich.
Der Hauptunterschied zwischen 3-, 4- und 5-Achs-Bearbeitung besteht in der Komplexität der Bewegung, die das Werkstück und das Schneidwerkzeug relativ zueinander ausführen können. Je komplexer die Bewegung der beiden Teile ist, desto komplexer kann die Geometrie des fertig bearbeiteten Teils sein.
3-ACHSEN-BEARBEITUNG
Die einfachste Art der Bearbeitung, bei der das Werkstück in einer einzigen Position fixiert ist. Die Spindel kann in den linearen Richtungen X, Y und Z bewegt werden.
3-Achsen-Bearbeitung
3-Achsen-Maschinen werden in der Regel für die Bearbeitung von 2D- und 2,5D-Geometrien eingesetzt. Bei der 3-Achsen-Bearbeitung können alle 6 Seiten eines Teils bearbeitet werden, aber für jede Seite ist eine neue Aufspannung erforderlich, was teuer sein kann (mehr dazu weiter unten). Bei einer einzigen Aufspannung kann nur eine Seite des Werkstücks bearbeitet werden.
Für jede Seite eines Teils ist eine eigene Einrichtung erforderlich
Viele komplexe und praktische Formen können durch 3-Achsen-CNC-Fräsen hergestellt werden, vor allem wenn sie in den Händen einer erstklassigen CNC-Bearbeitungseinrichtung liegen. Die 3-Achsen-Bearbeitung eignet sich am besten für die Herstellung von ebenen Fräsprofilen, Bohrungen und Gewindelöchern in einer Linie mit einer Achse. Hinterschneidungen sind durch den Einsatz von T-Nutenfräsern und Schwalbenschwanzfräsern möglich.
Manchmal kann das konstruierte Merkmal jedoch nicht mit einer 3-Achsen-Maschine hergestellt werden, oder das Merkmal ist mit einer 4- oder 5-Achsen-Maschine wirtschaftlich sinnvoller zu bearbeiten.
Zu den Merkmalen, die beim 3-Achsen-Fräsen nicht möglich sind, gehören alle Merkmale, die in einem Winkel zum X-Y-Z-Koordinatensystem liegen, auch wenn das Merkmal selbst eben ist. Es gibt zwei Arten von abgewinkelten Features, die Sie konstruieren können, und es ist wichtig, den Unterschied zwischen ihnen zu verstehen, wenn Sie Teile für das CNC-Fräsen konstruieren.
GEWINKELTES FEATURE
Dies ist ein Merkmal, das in einem Winkel zu einer der X-, Y- oder Z-Achsen bearbeitet wurde. Die plan gefräste Fläche unten steht beispielsweise in einem Winkel von 45° zur X-Achse, d. h. eine Drehung der A-Achse.
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Gefrästes Merkmal, das in einer einzigen Ebene unter 45° abgewinkelt ist
VERBUNDWINKELMERKMAL
Dies ist ein Feature, das in einem Winkel zu zwei Achsen bearbeitet wird. Die plan gefräste Fläche unten ist beispielsweise in einem 45°-Winkel zur X-Achse und einem 30°-Winkel zur Z-Achse bearbeitet.
Sowohl abgewinkelte als auch zusammengesetzte Winkelmerkmale können nicht auf 3-Achsen-CNC-Maschinen bearbeitet werden.
4-ACHSEN-BEARBEITUNG
Dazu kommt eine Drehung um die X-Achse, die so genannte A-Achse. Die Spindel hat 3 lineare Bewegungsachsen (X-Y-Z), wie bei der 3-Achsen-Bearbeitung, und die A-Achse erfolgt durch die Drehung des Werkstücks. Es gibt einige verschiedene Anordnungen für 4-Achsen-Maschinen, aber in der Regel handelt es sich um die "vertikale Bearbeitung", bei der sich die Spindel um die Z-Achse dreht. Das Werkstück ist in der X-Achse montiert und kann sich mit der Vorrichtung in der A-Achse drehen. Bei einer einzigen Aufspannung können 4 Seiten des Werkstücks bearbeitet werden.
Die 4-Achsen-Bearbeitung kann als wirtschaftlichere Methode zur Bearbeitung von Teilen eingesetzt werden, die theoretisch auf einer 3-Achsen-Maschine möglich wären. Ein Beispiel: Für ein Teil, das wir vor kurzem bearbeitet haben, hätten wir mit einer 3-Achsen-Maschine zwei einzigartige Spannvorrichtungen zu Kosten von £1000 bzw. £800 benötigt. Durch die Nutzung der A-Achsen-Fähigkeit der 4-Achsen-Bearbeitung wurde nur eine Aufspannung zu Kosten von £1000 benötigt. Damit entfiel auch die Notwendigkeit, die Vorrichtungen zu wechseln, was die Kosten noch weiter senkte. Durch die Beseitigung des Risikos menschlicher Fehler konnten wir das Teil in hoher Qualität bearbeiten, ohne dass teure Qualitätssicherungsuntersuchungen erforderlich waren. Der Wegfall der Notwendigkeit, die Spannvorrichtungen zu wechseln, hat den zusätzlichen Vorteil, dass engere Toleranzen zwischen den Merkmalen auf verschiedenen Seiten des Teils eingehalten werden können. Genauigkeitsverluste aufgrund von Aufspannungen und Umrüstungen sind nicht mehr möglich.
Komplexe Profile wie z.B. Nocken können auf einer 4-Achsen-Maschine bearbeitet werden
Es gibt zwei Arten der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung: Indexierung und kontinuierliche Bearbeitung.
Bei der Index-4-Achsen-CNC-Bearbeitung dreht sich die 4. Achse (A-Achse), während die Maschine kein Material schneidet. Sobald die richtige Drehung ausgewählt ist, wird eine Bremse betätigt und die Maschine setzt die Bearbeitung fort.
Bei der kontinuierlichen 4-Achsen-Bearbeitung kann die Maschine das Material gleichzeitig mit der Rotation der A-Achse schneiden. Dies ermöglicht die Bearbeitung komplexer Bögen, wie z. B. das Profil von Nocken und Helixen.
Die 4-Achsen-Bearbeitung ermöglicht die Bearbeitung abgewinkelter Merkmale, was mit einer 3-Achsen-Maschine nicht möglich ist. Beachten Sie, dass die 4-Achs-Bearbeitung nur eine einzige Drehachse pro Aufspannung zulässt, so dass alle abgewinkelten Merkmale um dieselben Achsen abgewinkelt werden müssen oder zusätzliche Aufspannungen angebracht werden müssen.
Spiralförmige Bearbeitung mit 4-Achsen-Maschinen möglich
5-ACHSEN-BEARBEITUNG
Bei diesen CNC-Fräsmaschinen werden je nach Maschinentyp 2 der 3 möglichen Drehachsen verwendet. Eine Maschine nutzt entweder eine Drehung in der A-Achse und der C-Achse oder eine Drehung in der B-Achse und der C-Achse. Die Drehung erfolgt entweder durch das Werkstück oder durch die Spindel.
Es gibt zwei Haupttypen von 5-Achsen-CNC-Maschinen: 3+2-Maschinen und vollkontinuierliche 5-Achsen-Maschinen.
Bei der 3+2-Achsen-Bearbeitung arbeiten zwei Rotationsachsen unabhängig voneinander, was bedeutet, dass das Werkstück für die zu bearbeitenden Merkmale in jeden zusammengesetzten Winkel in Bezug auf das Schneidwerkzeug gedreht werden kann. Eine gleichzeitige Drehung der beiden Achsen während der Bearbeitung ist jedoch nicht möglich. Mit der 3+2-Bearbeitung können sehr komplexe 3D-Formen hergestellt werden. Bei der vollkontinuierlichen 5-Achsen-Bearbeitung können sich die beiden Rotationsachsen gleichzeitig mit der Bearbeitung drehen und das Schneidwerkzeug bewegt sich linear in XYZ-Koordinaten.
5-Achsen-Bearbeitung
Mit der kontinuierlichen 5-Achsen-Bearbeitung können hochkomplexe 3D-Formen hergestellt werden, nicht nur ebene, zusammengesetzte, abgewinkelte Merkmale, sondern auch komplexe gekrümmte 3D-Oberflächen, was uns die Möglichkeit gibt, Teile zu produzieren, die normalerweise dem Gussverfahren vorbehalten sind.
Die 5-Achsen-Bearbeitung bietet den Konstrukteuren ein hohes Maß an Flexibilität bei der Gestaltung sehr komplexer 3D-Geometrien. Das Verständnis der Möglichkeiten der einzelnen CNC-Bearbeitungsarten ist für die Konstruktion von CNC-gefertigten Teilen von entscheidender Bedeutung. Wenn Ihr Entwurf den Einsatz einer 5-Achsen-CNC erfordert, machen Sie das Beste daraus! Welche anderen Merkmale könnten von den Möglichkeiten der 5-Achsen-Bearbeitung profitieren?
Bei CloudNC arbeiten wir an einer Software, die die Bearbeitung einfacher macht - wir automatisieren große Teile des Prozesses und helfen Menschen mit weniger Erfahrung, CNC-Maschinen wie ein Experte zu bedienen. Wenn Sie mehr wissen möchten, schauen Sie sich unsere Technologie an, um unsereAssist zu sehen, sehen Sie sich ein Video darüber an, wohin uns unsere Lösungen bringen können, unsere Mission und Vision, oder werfen Sie einen Blick auf unsere Karriereseite!
