Was ist 5-Achs-Bearbeitung?

Inhaltsverzeichnis

• Was ist 5-Achs-Bearbeitung?
• Geschichte der 5-Achs-Bearbeitung
• Der 5-Achs-Bearbeitungsprozess
• Häufige Anwendungen für die 5-Achs-Bearbeitung

5- die Achsenbearbeitung ist eine fortschrittliche Schneidmethode, mit der einige der hochwertigsten Teile hergestellt werden. Es läuft mit computer numerical control (CNC) technologie. Während die 5-Achsen-Bearbeitung bisher nur den Herstellern mit dem höchsten Budget vorbehalten war, hat sie einen langen Weg zurückgelegt und steht nun dem Rest der Fertigungswelt allgemein zur Verfügung.

Die 5-Achs-Fräser und -maschinen werden stark in Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt und können selbst die kompliziertesten Muster schneiden. Sie können auch Effizienzsteigerungen für Produkte bieten, die möglicherweise nur eine 3-Achsen-Bearbeitung benötigen. Wie auch immer Sie es verwenden, eine erfolgreiche 5-Achsen-Bearbeitung kann erhebliche Vorteile für Ihre Fertigungsabläufe haben.

5- die Achsenbearbeitung arbeitet nach den gleichen Prinzipien wie die Bildhauerei. Sie nehmen einen großen Materialblock und entfernen den Überschuss Stück für Stück mit einem Schneidwerkzeug, bis nur noch das Endobjekt übrig ist. Dieser Prozess ist subtraktiv, im Gegensatz zu etwas Additivem wie 3D-Druck, das Material zu einer Basis hinzufügt.

Viele CNC-Maschinen arbeiten auf drei Achsen mit einer X-, einer Y- und einer Z-Achse für die Maschinenbewegung. In einer 5-Achsen-Maschine haben Sie immer noch diese drei, aber zwei von ihnen drehen sich ebenfalls und fügen eine A- und B-Achse hinzu. Dieses Design ermöglicht es ihnen, viele gleichzeitige Bewegungen auszuführen, um glatte oder komplizierte Designs zu erstellen. Die Konfiguration der rotierenden und statischen Achsen kann von Maschine zu Maschine variieren.

Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist schnell und effizient und bietet einen „One and done“ -Ansatz. Bei einer 3-Achsen-Maschine müssten Sie das Teil zwischen den Durchgängen manuell drehen, damit das Schneidwerkzeug auf alle Flächen zugreifen kann. Eine 5-Achs-Maschine erledigt das für Sie. Es kann das Stück drehen und alle seine Gesichter auf einmal erreichen. Es ermöglicht auch kompliziertere Konstruktionen mit diesem breiten Bewegungsbereich, und Sie können sich darauf verlassen, dass die Maschine die von Ihnen verwendeten Werkzeuge automatisch dreht.

Aufgrund der zusätzlichen Komplexität der Maschinen benötigen Sie CAD- und CAM-Software (Computer Aided Design) mit 5-Achsen-Funktionen, aber das ist üblich. Kollisionsvermeidung wird auch ein Anliegen, da es mehr Winkel für das Werkzeug zu arbeiten.

Geschichte der 5-Achs-Bearbeitung

Ob Sie es glauben oder nicht, mehrachsige Maschinen wurden mit vier bis 12 Achsen eingesetzt, bevor CNC überhaupt entwickelt wurde. Diese Maschinen wurden mit Hebeln auf Kurvenscheiben betrieben und dienten zur Steuerung der Werkzeug-, Tisch- und Drehbewegungen sowie zum Spannen der Vorrichtungen. Diese manuellen mehrachsigen Maschinen waren zwar groß und umständlich, aber für die Massenproduktion gut geeignet. Sie waren auch der Vorläufer der 5-Achs-Maschinen, die wir heute kennen.

Die ersten numerisch gesteuerten (NC) Maschinen wurden in den 40er Jahren gebaut und mit Lochband betrieben. Sie wurden von John T. Parsons und Frank Stulen aus Traverse City, Michigan, entwickelt. Parsons besaß Parsons Corp. und kam auf die erste Idee, als er an Hubschrauberteilen arbeitete, die spezifische, komplexe Strukturen benötigten. Stulen erhielt 1985 sogar die National Medal of Technology and Innovation für seine Arbeit an der Maschine.

Weitere in den Folgejahren entwickelte Merkmale der NC-Technik und Rechnersteuerungen wurden eingearbeitet. NC-Maschinen entwickelten sich schnell zu CNC-Maschinen und erfreuten sich so großer Beliebtheit, dass viele verschiedene Programmiersprachen erstellt und sortiert werden mussten. G-Code ist die heute am häufigsten verwendete Programmiersprache.

Nachbearbeitungssysteme waren ein weiterer bedeutender Fortschritt. CAD-Programme würden die Entwürfe erstellen, die ein CAM-Programm in Werkzeugbahnen und Maschinenbewegungen abbilden würde. Das Nachbearbeitungssystem würde die CAM-Ergebnisse in einen Code umwandeln, der von der spezifischen Maschine gelesen werden kann, die verwendet wurde. Kurz gesagt, ein Postprozessor übersetzt die Daten eines CAM-Systems in den G-Code, den die CNC-Maschine lesen kann. Diese Entwicklung ermöglichte es, ein Nockendesign von jeder Maschine lesen zu können, und fügte dem gesamten Vorgang Vielseitigkeit und Benutzerfreundlichkeit hinzu.

Als die Computerpreise in den 60er und 70er Jahren fielen, wurden CNC-Maschinen immer erschwinglicher. Jetzt konnten sich nicht nur die Besten der Besten eine 5-Achs-Maschine leisten. Fortschrittliche CAM-Systeme ermöglichten es auch weniger erfahrenen Bedienern, die Maschine zu betreiben, und ermöglichten es Nicht-Experten, sie zu verwenden. In Kombination mit dem Fehlen einer manuellen Neupositionierung des Objekts wurde die Arbeit überschaubarer. Bessere Automatisierung und Produktionsqualität führten dazu, dass mehr Unternehmen CNC-Maschinen einsetzten.

Bei mehrachsigen Maschinen dauerte es aufgrund der erhöhten Komplexität etwas länger, bis sie erschwinglich wurden. Sie waren hauptsächlich nur in großen Luft- und Raumfahrtunternehmen zu finden, die über das Budget und das Wissen verfügten, um die spezifischen Projekte zu erstellen, die sie benötigten. Heute sind mehrachsige Maschinen in jeder Werkstatt an der Tagesordnung.

Aber das ist eine neuere Entwicklung. 5-Achs-Maschinen standen bis 2009 tatsächlich auf der Handelskontrollliste des US-Verteidigungsministeriums. Das DoD betrachtete sie als fortschrittliche Technologie und eine Frage der nationalen Sicherheit, so dass ihr Export reguliert wurde.

Fortschritte in Software und Technologie haben es ermöglicht, dass 5-Achs-Maschinen erschwinglicher und benutzerfreundlicher werden. Da 5-Achs-Maschinen häufiger geworden sind, ist auch eine Schulung erforderlich geworden. Hochschulen haben die Rolle gesehen, die 5-Achs-Maschinen in der Belegschaft spielen. Die Ausbildung ihrer Schüler in diesem Bereich verschafft ihnen einen erheblichen Vorteil und hilft zukünftigen Arbeitgebern, zusätzliche Schulungskosten zu senken.

Die Schulungskosten für Mitarbeiter sind ein wesentlicher Faktor, der bei der Umstellung auf die 5-Achs-Bearbeitung berücksichtigt werden muss. Qualifizierte Maschinenbediener sind ein Muss für jede 5-Achs-Anwendung. Ohne geschulte Mitarbeiter riskieren Sie, nicht in der Lage zu sein, die komplexen Teile zu erstellen, die Ihre Kunden benötigen, geschweige denn die Maschinen überhaupt zu bedienen. Ohne die vorhandene Wissensbasis wird eine 5-Achs-Maschine auch nicht in vollem Umfang genutzt. Sie könnten Kosteneinsparungen bei der Arbeitsreduzierung, Qualitätsverbesserungen und Automatisierungsverfahren verpassen.

Was die Zukunft betrifft, scheint die 5-Achs-Bearbeitung nirgendwohin zu gehen. Es hat erst kürzlich in weniger spezialisierten Anwendungen an Popularität gewonnen und seine Vorteile sind auch bei 3-Achsen-Arbeiten weit verbreitet. Diese Maschinen werden in jeder Ladenumgebung alltäglich.

Der 5-Achs-Bearbeitungsprozess

Wie bereits erwähnt, hat die 5-Achs-Maschine zwei Achsen mehr als ihr herkömmliches Gegenstück. Die „Fünf“ bezieht sich auf die Anzahl der Richtungen, in die sich das Schneidwerkzeug bewegen kann. Die zusätzlichen zwei ermöglichen eine erweiterte Rotation und Bewegungen, um die beste Verbindung zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Material zu finden. Insbesondere bietet dieser gleichzeitige Vorgang auch die Möglichkeit, bis zu fünf Flächen des Teils in einem Durchgang zu bearbeiten. Bis zu 60% der in CNC-Werkstätten hergestellten Teile erfordern eine fünfseitige Bearbeitung, was diesen Ansatz immer beliebter macht.

Im Vergleich zu einer 3-Achs-Maschine bietet der Prozess einer 5-Achs-Maschine mehrere Vorteile, darunter:

• Kürzere Vorlaufzeiten: Eine 5-Achs-Maschine benötigt weniger manuelles Umpositionieren, da sie das Teil selbst bewegen kann. Es kann sich auch effizienter bewegen und bessere Winkel finden, um die Effizienz des Schneidprozesses zu erhöhen. Diese Faktoren ermöglichen es Ihnen, Ihr Teil in kürzerer Zeit fertigzustellen.
• Höhere Genauigkeit: Die fünf Bewegungsachsen bieten deutlich mehr Präzision als ein 3-Achs-Verfahren. Alle komplexen oder komplizierten Details sind schneller und präziser, und Ihr fertiges Produkt wird sicher die Qualitäts- und Leistungsspezifikationen einhalten.
• Kürzere Schneidwerkzeuge: Mit dem Bewegungsumfang in 5-Achs-Maschinen können kürzere Fräser eingesetzt werden. Diese reduzieren Vibrationen, die häufig bei tieferen Schnitten in einer 3-Achs-Maschine auftreten. Dies führt nicht nur zu einem glatteren Finish auf der Oberfläche, sondern ermöglicht auch höhere Schnittgeschwindigkeiten ohne übermäßigen Druck.
• Neue Geschäftsmöglichkeiten: Eine 5-Achs-Maschine kann sehr wohl mehr Möglichkeiten für Produkte und Dienstleistungen schaffen, die Sie Ihren Kunden anbieten können. Die Vielseitigkeit dieser Methode kann Ihrem Unternehmen neue Türen öffnen.

Es gibt verschiedene Bauformen für 5-Achs-Maschinen, die unterschiedliche Kombinationen von Rundachsen erzeugen. In einer vertikalen Maschine folgen die X- und Y-Achsen der horizontalen Ebene, wobei Z in der Vertikalen liegt. Horizontale Maschinen schalten die Z- und Y-Achse.

Die Handhabung der fünf Achsen kann maschinen- und herstellerübergreifend variieren. Sie können unter anderem Schwenkköpfe, Drehtische oder Drehzapfentische verwenden. Es gibt Vorteile für jede Art von Gerät. Die verschiedenen Arten von 5-Achs-Maschinen unterscheiden sich darin, wo sie ihre Drehachsen platzieren — sie können sich beide im Tisch, im Werkzeug oder in jedem befinden:

• Drehzapfen oder Tischmaschine. Dies bewegt den Tisch, um seine Reichweite zu erreichen, und hat die Fähigkeit, Werkstücke mit einem viel größeren Volumen aufzunehmen. Es ermöglicht auch eine bessere Hinterschneidung Fähigkeiten, da Sie mehr als 90 Grad Drehung in mindestens einer Achse haben. Der Drehzapfentisch verwendet eine A-Achse, um sich um die X-Achse zu bewegen, und eine C-Achse, um sich um die Z-Achse zu drehen.
• Schwenk-Dreh-Maschine. Dies bewegt den Kopf und die Spindel um den Tisch. Es ist in der Lage, viel schwerere Teile aufzunehmen, da sich der Tisch nicht wie eine Drehzapfenmaschine bewegt. Eine Schwenk-Dreh-Maschine bietet mehr Vielseitigkeit und Zugang, da sie weniger Werkzeugstörungen aufweist. Eine Schwenk-Dreh-Maschine dreht die B-Achse um die Y-Achse und die C-Achse um die Z-Achse.

Wie bei vielen Werkzeugauswahlen hängt die beste 5-Achs-Maschinenkonfiguration davon ab, wie Sie sie verwenden.

Ein weiterer Aspekt dieser Gleichung ist die 3 + 2- oder positionelle 5-Achsen-Bearbeitung. Bei dieser Art der Bearbeitung werden die Drehantriebe gesperrt, so dass die anderen Achsen die Arbeit erledigen können. Dieser Ansatz ist von der 5-Achs-Bearbeitung getrennt, da die Teile nicht kontinuierlich miteinander bewegt werden. Bei der 3 + 2-Bearbeitung können Sie ein kürzeres, steiferes Schneidwerkzeug verwenden, da der Spindelkopf ohne Kollisionsgefahr näher am Werkstück angebracht werden kann. Kürzere Werkzeuge führen auch zu höheren Geschwindigkeiten und liefern eine außergewöhnliche Oberflächengüte. Das Sperren einer beliebigen Achse kann Ihrem Projekt auch Stabilität verleihen. Die 3 + 2-Bearbeitung erfordert weniger Code und ist gleichzeitig genauer. Bei Teilen ohne besonders detaillierte Konturen oder Kanten kann ein 3 + 2-Achsen-Ansatz gut funktionieren.

Häufige Anwendungen für die 5-Achs-Bearbeitung

Obwohl 5-Achs-Maschinen bisher nur für die Luft- und Raumfahrt reserviert waren, sind sie heute in einer Vielzahl von Branchen zu finden.

Sie können eine 5-Achs-Maschine überall dort einsetzen, wo eine 3-Achs-Maschine vorhanden ist, um mehr Effizienz und ein glatteres Finish zu erzielen. Es bietet kürzere Zyklen und erfordert weniger manuelle Neupositionierung oder Werkzeugwechsel. Bei einer 3-Achs-Maschine muss der Bediener das Material neu positionieren, damit das Werkzeug alle seine Flächen erreichen kann. Dieser Schritt kann den Prozess für menschliches Versagen und Ausrichtungsprobleme öffnen. Eine 5-Achs-Maschine entfernt das und bietet einfachen Zugang zu allen Seiten.

CAD- und CAM-Software für 5-Achs-Maschinen kann unglaublich fortschrittlich sein. Sie bieten unzählige Programmieroptionen und umfassen häufig Kollisionsvermeidung und Postprozessoren für den einfachen Anschluss an eine Maschine. Bei richtiger Einrichtung können Sie diese Programme sogar für die „Lights-Out“ -Bearbeitung verwenden, bei der sie unbeaufsichtigt bleiben.

5- die Achsenbearbeitung kann sowohl für komplexe 3D-Formen als auch für die traditionelle Bearbeitung von ungeraden oder geneigten Oberflächen verwendet werden. Einige gängige Branchen, die die 5-Achsen-Bearbeitung nutzen, sind:

• Luft- und Raumfahrt: Dieser CNC-Riese nutzt die Fähigkeit der 5-Achsen-Bearbeitung, glatte Formen und konturierte Kanten zu erzeugen. Luft- und Raumfahrtanwendungen sind besonders einzigartig und geometrisch kompliziert, und der Detaillierungsgrad einer 5-Achs—Maschine ist unermesslich wertvoll – ebenso wie die Fähigkeit, Innenschnitte zu erstellen. Ein weiterer Vorteil für den Luft- und Raumfahrtmarkt besteht darin, dass ein Teil nicht bei jedem Durchgang neu positioniert werden muss. Die Verwendung von 5-Achs-Maschinen ermöglicht es, so genau wie möglich zu bleiben, indem ein Teil in einem Durchgang fertiggestellt wird.
• Medizintechnik: Die 5-Achs-Bearbeitung kann Herstellern medizinischer Geräte Vorteile bieten. Die hohe Präzision, die es bietet, kann die Produktion von Geräten, Implantaten und anderen Geräten bei der Erfüllung strenger Gesundheitsstandards unterstützen. Diese Produkte sind klein, mit komplizierten Details, und eine 5-Achsen-Maschine spart Zeit und Geld durch effizientere Prozesse und präzise Produktion.
• Militär: Komponenten für präzise militärische Ausrüstung finden sich auch häufig in einer 5-Achs-Maschine. Abgesehen von ihren Luftfahrtanwendungen können diese U-Boot-Teile, Turbinen- und Verdichterschaufeln, Hochleistungsmotorenteile, Stealth-Anwendungen, intelligente Waffen, Sensoren und sogar Atomwaffen umfassen. Während nicht alle militärische Anwendungen sind, kaufen etwa die Hälfte aller 5-Achs-Maschinenkäufer sie für Verträge oder Projekte mit der US-Regierung.
• Energieanlagen: Eine 5-Achsen-Maschine kann detaillierte und spezifische Teile erstellen, die Energieanlagen benötigen. Wenn Sie mit besonders rauen, widerstandsfähigen Materialien arbeiten, kann die Verwendung einer 5-Achsen-Maschine Ihrem Arbeitsbereich Stabilität verleihen und das Schneiden und Formen erleichtern. Es kann auch Ihren Prozess effizienter machen und den Verschleiß Ihrer Werkzeuge reduzieren.

Weitere Branchen, die die 5-Achs-Bearbeitung einsetzen, sind die Lebensmittelverarbeitung und die Pharmazie.

Integrieren Sie die 5-Achs-Bearbeitung in Ihre Werkstatt

Egal, ob Sie fortschrittliche Maschinen für ein High-End-Luftfahrtprojekt oder einfache Teile für ein Verbraucherfahrzeug herstellen, 5-Achs-Maschinen können Ihren Workflow verbessern. Einige Projekte benötigen die erweiterten Funktionen, die die beiden zusätzlichen Achsen bieten, während andere von der Reduzierung von Arbeitsaufwand und Fehlern profitieren können. Eine 5-Achs-Maschine kann sogar neue Türen zu dem öffnen, was Sie produzieren können.

Auf was auch immer Sie sich spezialisiert haben, Sie sollten diese bequeme und effiziente Technologie in Betracht ziehen. Wenn Sie sich entscheiden, 5-Achs-Maschinen an Ihren Arbeitsplatz zu bringen, bietet Astro Machine Works Montage- und Testdienstleistungen sowie Service für die Maschinen an. Wir sorgen für eine reibungslose Integration in Ihren Shop, sodass Sie keine Zeit mit dem Umstieg verschwenden und wieder das tun können, was Sie am besten können. Kontaktieren Sie uns noch heute, um mehr über die 5-Achs-Bearbeitung zu erfahren.