3-Achsen- oder 4-Achsen-Bearbeitung, Was ist besser für Sie?
Die effektive Umsetzung der CNC-Bearbeitung erfordert ein gründliches Verständnis des 3-Achsen- und 4-Achsen-Fräsens.
Es wird immer wichtiger, die verschiedenen Möglichkeiten einer CNC-Maschine zu kennen, um kostengünstige Teile mit hoher Präzision und Genauigkeit zu fertigen.
Aber welche ist die beste für Sie?
In diesem Blog werden die Unterschiede zwischen 3-Achsen- und 4-Achsen-Bearbeitung damit Sie über Ihren Bedarf an Produktionsteilen entscheiden können.
Was ist 3-Achsen-Bearbeitung?
3-Achsen-Bearbeitung ist eine Form der CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control), bei der die automatische Positionierung in drei Achsen genutzt wird, um komplexe Teile mit extrem hoher Präzision herzustellen.
Bei 3-Achsen-Fräsmaschinen kann sich das Schneidwerkzeug in drei Richtungen bewegen: X-, Y- und Z-Achse.
Die Flexibilität der 3-Achsen-CNC-Bearbeitung macht sie zur idealen Wahl, wenn es darum geht, eine große Anzahl von Fertigprodukten so schnell wie möglich zu produzieren, ohne Abstriche bei der Genauigkeit oder Qualität zu machen.
Durch die Programmierung von Werkzeugwegen zur Automatisierung der Bewegungen auf diesen drei Achsen können komplexe Formen, Taschen, Löcher und Profile präzise in jedes Material auf allen 6 Seiten eines Teils auf einmal geschnitten werden, wobei während des Betriebs nur minimale Eingriffe des Bedieners erforderlich sind.
Was ist 4-Achsen-Bearbeitung?
Die 4-Achsen-Bearbeitung ist ein CNC-Verfahren, bei dem eine zusätzliche Drehachse (A) in die herkömmlichen 3-Achsen-Bearbeitungen eingeführt wird.
Die zusätzlichen Freiheitsgrade in X-, Y-, Z- und A-Richtung ermöglichen es, komplexere Teile mit komplizierten Merkmalen effektiv und präzise zu fräsen, als wenn die Bearbeitung nur in drei Achsen erfolgt.
Anstatt das Schneidwerkzeug nur auf eine lineare Bewegung (vor und zurück, links und rechts) zu beschränken, ermöglicht diese vierte Dimension den Materialabtrag auf kreisenden oder gekrümmten Oberflächen mit kreisförmigen Fräsmustern.
Darüber hinaus bietet diese Art der mehrachsigen Bearbeitung eine größere Flexibilität, um verschiedene Seiten eines Objekts über seine gesamte zusammengesetzte Form hinweg zu fräsen, ohne seine Position oder Einrichtung zu verändern - etwas, was herkömmliche 3-Achsen nicht können.
Die zusätzliche Komplexität sorgt auch für mehr Effizienz bei der Taschenbearbeitung, da Bewegungen wie Indexpositionen an den vier Seiten eines Teils automatisch angepasst werden, anstatt dass die Bediener die Werkstücke in ihren Maschinen über mehrere Zyklen hinweg manuell neu positionieren müssen.
3-Achsen und 4-Achsen Umfassender Vergleich
Vertiefung des Verständnisses für die Unterschiede zwischen 3-Achs- und 4-Achs-CNC-Bearbeitung durch Untersuchung der verschiedenen Faktoren wie Anzahl der gesteuerten Achsen, Bewegungs- und Bearbeitungsflexibilität, Betriebsverfahren und Zeit/Präzision.
Anzahl der gesteuerten Achsen
Bei der 3-Achsen-Bearbeitung werden drei Bewegungsachsen zur Steuerung des Schneidwerkzeugs verwendet: X (links/rechts), Y (vorne/hinten) und Z (oben/unten).
Bei der 4-Achsen-Bearbeitung hingegen werden die gleichen drei Hauptachsen plus eine zusätzliche Drehachse (A-Achse) verwendet. Mit dieser zusätzlichen Achse kann sich ein Vierseitenfräser um seinen eigenen Mittelpunkt drehen, was noch komplexere Bearbeitungen und höhere Präzision ermöglicht.
Die vierte Achse ermöglicht aber nicht nur Rotationsoperationen. Mehrseitige Objekte können aus mehreren Winkeln oder langen Extrusionen gefräst werden.
Bewegungsfreiheit und Flexibilität bei der Bearbeitung
Die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung bietet im Vergleich zu 3-Achsen-Maschinen mehr Bewegung und Flexibilität.
Mit einer zusätzlichen Drehachse (A oder R) ermöglicht sie komplizierte und präzise Operationen und erlaubt unabhängige Bewegungen entlang der X-, Y-, Z- und der zusätzlichen Achse.
Diese Flexibilität ist vorteilhaft für das gleichzeitige Schneiden mehrerer Flächen mit wechselnden Winkeln und erhöht die Effizienz der Produktionszyklen.
Die vierte Achse ist auch für die industrielle Automatisierung von Vorteil, da sie eine gleichbleibende Wiederholbarkeit der Produktionsläufe gewährleistet.
Der Zugriff auf alle vier Seiten mit einer Aufspannung reduziert die Rüstzeit, was zu Kosteneinsparungen für die Hersteller führt, während gleichzeitig die hohe Präzision bei komplexen Fräsarbeiten erhalten bleibt.
Betriebsabläufe
Bei der 3-Achsen-Bearbeitung muss jede Achse manuell positioniert werden, während die 4-Achsen-CNC-Fräsen die Werkzeuge automatisch in drei linearen Richtungen und einer zusätzlichen rotierenden A-Achse bewegen.
Darüber hinaus erfordert die 4-Achsen-Steuerung weniger manuelle Eingaben, da die Bediener die gewünschten Aktionen nur in die Software programmieren müssen, ohne mehrere Achsen einzeln zu positionieren.
Zeit und Präzision
In der Regel dauern Teile, die mit 3-Achsen-CNC-Fräsen bearbeitet werden, länger als solche, die mit 4-Achsen bearbeitet werden, da nur drei Achsen während der Produktion aktiv gesteuert werden.
Dies erfordert zusätzliche Werkzeugmaschinen oder Verfahren zur Herstellung komplexer Bearbeitungen wie Kegelschnitte oder Winkelschnitte, die eine gleichzeitige Bearbeitung auf zwei nicht benachbarten Achsen erfordern.
Auf der anderen Seite kann die 4-Achsen-Bearbeitung dies in einer Aufspannung erledigen und dabei die Präzision innerhalb der Toleranzen beibehalten, da Qualitätsverbesserungssysteme wie Sensoren die Geschwindigkeitskontrolle, die Genauigkeit, Temperaturänderungen und den Werkzeugzustand, einschließlich Verschleiß und Bruch der Bits, während des gesamten Prozesses überwachen.
Was ist das Richtige für Sie?
Die Wahl der richtigen Bearbeitungstechnik hängt von Faktoren wie Teileform, Präzisionsanforderungen und Komplexität des Designs ab.
Für ebene Profile und einfache Bohrungen eignet sich die 3-Achsen-Bearbeitung, während die 4-Achsen-CNC Flexibilität, die gleichzeitige Steuerung mehrerer Achsen und eine bessere Präzision für komplexe Formen, wie z. B. Winkelausschnitte an zylindrischen Bauteilen, bietet.
Ziehen Sie beide Arten aufgrund der Eignung der Teile und der Kosteneffizienz in Betracht, vor allem, wenn das Budget begrenzt ist.
FAQs
Was sind die zukünftigen Trends in der mehrachsigen Bearbeitung?
In der modernen Fertigung werden zunehmend mehrachsige CNC-Maschinen den traditionellen 3-Achsen-CNCs vorgezogen.
Der Einsatz von 4- oder 5-Achs-Systemen, gekoppelt mit präzisen technischen Werkzeugen, ermöglicht die effiziente Herstellung komplizierter Teilegeometrien.
Durch den Einsatz von Techniken wie der Tilt-Index-Rotation können diese Maschinen komplexe Kegelformen bearbeiten, die mit der 3-Achsen-Technologie schwierig waren.
Die gleichzeitige Steuerung von bis zu fünf Achsen erhöht die Präzision, erweitert die Toleranzen der Teilekomplexität und reduziert die Produktionszeit und -kosten.
Was ist eine CNC mit XYZ-Achse?
Das dreiachsige Steuersystem besteht in der Regel aus der X-, Y- und Z-Achse, die sich auf Links-Rechts-Bewegungen, Aufwärts-Abwärts-Bewegungen bzw. Vorwärts-Rückwärts-Aktionen beziehen.
Während sich die Maschine entlang dieser Achsen bewegt, kann sie Materialien mit größerer Präzision in komplizierte Formen und Designs schneiden, entsprechend einem digitalen Modell oder Anweisungen einer Programmiersoftware.
Darüber hinaus verfügen CNC-Maschinen mit XYZ-Achse über einen integrierten Spindelkopf, der sich um jede lineare Achse dreht und eine axiale Drehung ermöglicht, so dass eine gleichzeitige Bewegung in allen drei Dimensionen möglich ist.
Dies ermöglicht die Steuerung auf mehreren Ebenen in verschiedenen Winkeln im Vergleich zu herkömmlichen 2D-CNCs mit nur zwei grundlegenden Richtungssteuerungen - vorwärts und rückwärts, rechts und links sowie auf und ab.
Wie wählt man zwischen 3-Achsen- und 4-Achsen-CNC-Bearbeitung?
Wählen Sie zwischen 3-Achs- und 4-Achs-CNC-Bearbeitung auf der Grundlage der Anzahl der gesteuerten Achsen und der Bewegungsflexibilität.
4-Achsen-Maschinen bieten eine zusätzliche Rotationsachse für vielseitige Bewegungen, die komplexere Aufgaben ermöglichen.
Allerdings sind die Bedienvorgänge aufgrund der zusätzlichen Achse etwas komplizierter und erfordern im Vergleich zu den Standard-3-Achsen-Modellen Fachkenntnisse in der CNC-Technik.
Schlussfolgerung
Wenn es um CNC-Bearbeitung geht, ist die Wahl zwischen 3-Achsen, 4-Achsen oder 5-Achsen-Bearbeitung hängt letztlich von der Teilegeometrie und dem gewünschten Grad an Präzision und Komplexität ab.
Im Allgemeinen werden 3-Achsen-Maschinen für einfachere Teile verwendet, während 4-Achsen- und 5-Achsen-Maschinen komplexere Geometrien mit einem höheren Genauigkeitsgrad herstellen können.
Für Fertigungsvorgänge, bei denen alle sechs Seiten eines Teils ohne manuellen Aufwand für die Neupositionierung bearbeitet werden müssen, kann das 4- oder 5-Achsen-Fräsen dem 3-Achsen-Fräsen vorzuziehen sein.
Darüber hinaus weisen sie eine höhere Präzision auf und benötigen dank ihrer Vielseitigkeit in Bezug auf die Werkzeugbewegungsrichtungen weniger Zeit als herkömmliche 3-Achsen.
Letztendlich ist es für Unternehmen, die ihre Bearbeitungsmöglichkeiten über das einfache 3-Achsen-Zerspanen hinaus erweitern möchten, wichtig, alle Faktoren, wie z. B. die Kosteneffizienz, zu berücksichtigen, bevor sie sich für eine ideale Lösung entscheiden, die ihren spezifischen Anforderungen am besten entspricht.
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