3-Achsen vs. 4-Achsen vs. 5-Achsen CNC-Fräsen: Welches ist zu verwenden?

Wenn Sie mit CNC-Maschinen arbeiten, ist es wichtig, den Unterschied zwischen 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Fräsen zu kennen. Jede von ihnen bewegt sich auf ihre eigene Weise und ist für verschiedene Arten von Aufgaben geeignet.

In diesem Leitfaden erkläre ich, wie jede Maschine funktioniert, was sie kann und wo sie am besten eingesetzt wird. Wenn Sie vor der Wahl zwischen 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Fräsen stehen, wird Ihnen dieser einfache Leitfaden helfen, die richtige Wahl zu treffen.

Was ist 3-Achsen-CNC-Fräsen?

Das 3-Achsen-CNC-Fräsen ist die einfachste und häufigste Art der CNC-Bearbeitung. Sie können damit einfache Formen, Löcher und ebene Flächen herstellen. Sie ist nützlich für Projekte, die keine komplizierten Winkel oder Details erfordern. Sie ist zuverlässig, einfach zu bedienen und erledigt die meisten grundlegenden Aufgaben ohne Probleme.

Wie funktioniert das 3-Achsen-CNC-Fräsen?

Beim 3-Achsen-CNC-Fräsen bewegt sich das Schneidwerkzeug in drei Richtungen: von links nach rechts (X), von vorne nach hinten (Y) und von oben nach unten (Z). Das Teil bleibt in einer Position, während sich das Werkzeug bewegt, um es zu schneiden, zu bohren oder zu formen. Sie können diese Methode für viele verschiedene Arten von Teilen und für alltägliche Bearbeitungen verwenden.

Möglichkeiten des 3-Achsen-CNC-Fräsens

3-Achsen-CNC-Maschinen werden in der Regel für einfache Arbeiten eingesetzt, wie z.B.:

2D- und 2,5D-Bearbeitung: Gut für Stücke, die auf einer oder zwei Seiten bearbeitet werden müssen.

Genaues Schneiden: Hält enge Toleranzen ein und macht saubere und glatte Schnitte.

Vielseitigkeit: Geeignet für Kunststoff, Aluminium, Stahl und andere Materialien.

Geringere Kosten: Erschwinglicher als 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC.

Grenzen des 3-Achsen-CNC-Fräsens

Hier sind einige Grenzen des Einsatzes von 3-Achsen-CNC:

Eingeschränkter Zugang: Es ist schwieriger, komplexe Formen oder Teile mit mehreren Seiten zu bearbeiten.

Hinterschneidungen: Es ist schwierig, Bereiche oder Teile zu bearbeiten, die man von oben nicht sehen oder erreichen kann.

Weitere Aufstellungen: Komplexe Teile erfordern mehrere Rüstvorgänge, was die Produktion verlangsamen kann.

Werkzeug-Interferenz: Für tiefe Bereiche werden unter Umständen längere Werkzeuge benötigt, was die Genauigkeit beeinträchtigen kann.

Anwendungen des 3-Achsen-CNC-Fräsens

Die 3-Achsen-CNC ist für viele alltägliche Arbeiten nützlich, wie z.B.:

Prototyping: Schnelle Herstellung von Testteilen bei geringeren Kosten.

Flache Teile: Ideal für Teile mit flachen Oberflächen, die nicht auf jeder Seite bearbeitet werden müssen.

Einfache bis mäßig komplexe Formen: Bearbeitet die meisten gängigen Teile ohne zusätzliche Einstellungen.

Produktion von kleinen bis mittleren Serien: Gut geeignet für die Herstellung mehrerer Teile bei niedrigen Kosten.

Lernen und Praxis: Gut für Anfänger zum Erlernen der CNC-Programmierung und des Bearbeitungsaufbaus.

Was ist 4-Achsen-CNC-Fräsen?

Das 4-Achsen-CNC-Fräsen ist wie eine erweiterte Version einer 3-Achsen-Maschine mit einer zusätzlichen Bewegung. Sie können sie für kompliziertere Teile verwenden und bessere Ergebnisse bei Aufträgen erzielen, die an verschiedenen Seiten bearbeitet werden müssen. Sie ist eine gute Wahl, wenn Sie für bestimmte Projekte mehr Flexibilität und eine schnellere Einrichtung benötigen.

Wie funktioniert das 4-Achsen-CNC-Fräsen?

Beim 4-Achsen-CNC-Fräsen sind die drei Richtungen X, Y und Z immer noch dieselben wie bei der 3-Achsen-Bearbeitung, mit einer zusätzlichen Bewegung, die es ermöglicht, das Werkstück zu drehen, und die als A-Achse bezeichnet wird. Mit dieser zusätzlichen Bewegung können Sie verschiedene Seiten des Werkstücks bearbeiten, ohne anzuhalten, um es zurückzusetzen.

Die Maschine dreht das Teil normalerweise auf eine von zwei Arten:

Drehtisch: das Teil liegt auf einem Tisch, der sich dreht

Indexierungskopf: das Teil wird in einer Spindel gehalten, die sich zum Einstellen der Positionen dreht

Dadurch lassen sich Teile mit mehreren Seiten schneller und einfacher mit höherer Präzision und weniger Aufspannungen bearbeiten.

Möglichkeiten des 4-Achsen-CNC-Fräsens

Eine 4-Achsen-CNC-Fräse bietet Ihnen mehr Möglichkeiten und erleichtert bestimmte Aufgaben. Hier ist, was Sie damit machen können:

Mehrseitige Bearbeitung: Bearbeiten Sie mehrere Seiten eines Teils in einer Aufspannung.

Sparen Sie Einrichtungszeit: Sie müssen nicht mehr so oft anhalten und das Teil manuell bewegen.

Bessere Oberflächenqualität: Die rotierende A-Achse hilft dem Werkzeug, gekrümmte oder abgewinkelte Oberflächen reibungslos zu bearbeiten.

Effizienz: Schnellere Bearbeitung komplexer Teile durch Schneiden aus verschiedenen Winkeln.

Die Genauigkeit: Verringert Fehler, die durch das Verschieben des Teils zwischen den Einstellungen entstehen.

Grenzen des 4-Achsen-CNC-Fräsens

Das 4-Achsen-CNC-Fräsen hat einen Vorteil gegenüber dem 3-Achsen-CNC-Fräsen, aber es gibt auch Einschränkungen. Hier sind ein paar:

Begrenzte Hinterschneidungsmöglichkeiten: Einige versteckte Bereiche sind schwer zu erreichen, insbesondere Formen mit komplexer Geometrie.

Komplexere Programmierung: Für die Programmierung von 4-Achsen-Aufträgen sind im Vergleich zu 3-Achsen-Aufträgen zusätzliche Kenntnisse erforderlich.

Höhere Kosten: Eine 4-Achsen-Maschine ist teurer in der Anschaffung und Wartung.

Anwendungen des 4-Achsen-CNC-Fräsens

Sie können eine 4-Achsen-CNC-Fräse für viele Arten von Teilen verwenden, insbesondere für Formen mit mehr als einer Seite.

Zylindrische Teile: Hervorragend geeignet zum Schneiden von runden oder rohrförmigen Teilen.

Mehrseitige Teile: Erleichtert das Arbeiten an verschiedenen Seiten in einem Arbeitsgang.

Spiralförmige Formen: Perfekt für Nuten, Gewinde und andere spiralförmige Merkmale.

Komplexe Formen: Bearbeitet detaillierte Teile, die für eine 3-Achsen-Maschine schwierig sind.

Was ist 5-Achsen-CNC-Fräsen?

Das 5-Achsen-CNC-Fräsen ist die modernste Art der CNC-Bearbeitung. Sie wird für hochkomplexe, detaillierte und präzise Teile verwendet, die von 3- und 4-Achsen-Maschinen nicht ohne weiteres bearbeitet werden können. Sie bewegt sich in drei geraden Richtungen, wie die 3-Achsen- und 4-Achsen-Maschinen, aber mit zwei zusätzlichen Achsen.

Wenn Sie sich über den Produktionsdatensatz für das 5-Achsen-CNC-Fräsen informieren möchten, können Sie diesen Artikel lesen: Produktionsdatensatz für 5-Achsen-CNC-Fräsen mit mehreren Umrüstungen

Wie funktioniert das 5-Achsen-CNC-Fräsen?

Beim 5-Achsen-CNC-Fräsen können das Schneidwerkzeug und das Werkstück in verschiedenen Winkeln bewegt und gekippt werden. Dies geschieht durch eine Mischung aus geraden und rotierenden Bewegungen.

• Die X-, Y- und Z-Achsen bewegen das Werkzeug in drei Richtungen
• A-Achse oder B-Achse kippt das Teil oder Werkzeug
• C-Achse rotiert um das Teil

Mit dieser Einrichtung können Sie das Teil aus fast jedem Winkel erreichen, so dass es möglich ist, komplexe Formen in nur einer Aufspannung zu bearbeiten, ohne das Teil neu positionieren zu müssen.

Typen von 5-Achsen-Maschinen

Es gibt zwei Haupttypen von 5-Achsen-CNC-Maschinen, mit denen Sie arbeiten werden:

3+2-Achsen-Maschinen (auch 5-Achsen-Positioniermaschinen genannt)

Sie können das Teil oder das Werkzeug kippen und in den gewünschten Winkel drehen, dann wird es beim Schneiden arretiert. Die Maschine bewegt sich in drei Richtungen gleichzeitig. Das ist ideal für Teile, die von verschiedenen Seiten bearbeitet werden müssen, bei denen sich das Werkzeug aber nicht in alle fünf Richtungen bewegen muss.

Simultane 5-Achsen-Maschinen

Dieser Typ bewegt sich beim Schneiden in alle fünf Richtungen gleichzeitig. Er ist ideal für sehr komplexe Formen, wie gekrümmte oder abgerundete Flächen. Wenn Sie höchste Genauigkeit benötigen und komplizierte Teile in einem Arbeitsgang bearbeiten möchten, ist dies die richtige Maschine für diese Aufgabe.

Möglichkeiten des 5-Achsen-CNC-Fräsens

Das kann eine 5-Achsen-Maschine leisten:

Komplexe Formen herstellen: Leichtes Bearbeiten von detaillierten, gekrümmten und komplizierten Teilen.

Teile in einer Aufspannung fertigstellen: Schneiden Sie alle Seiten, ohne zum Zurücksetzen anzuhalten, um Zeit zu sparen und die Genauigkeit zu verbessern.

Bessere Oberflächenbehandlung: Halten Sie das Schneidewerkzeug im besten Winkel, um glattere Oberflächen zu erzielen.

Schützen Sie Ihre Werkzeuge: Die richtige Werkzeugposition bedeutet weniger Verschleiß und ermöglicht den Einsatz kürzerer, stärkerer Werkzeuge.

Hinterschneidungen lassen sich mühelos bearbeiten: Erreichen Sie mühelos tiefe Taschen und versteckte Bereiche.

Grenzen des 5-Achsen-CNC-Fräsens

Auch wenn 5-Achsen-CNC-Maschinen viele Vorteile haben, gibt es auch einige Einschränkungen zu beachten:

Teuer: 5-Achsen-CNC-Maschinen kosten viel mehr als 3-Achsen- und 4-Achsen-Maschinen.

Komplexer in der Anwendung: Sie benötigen fortgeschrittene Programmierkenntnisse und zusätzliche Zeit, um deren Anwendung zu erlernen.

Höherer Wartungsaufwand: Diese Maschinen brauchen mehr Pflege und können teuer in der Reparatur sein.

Für einfache Teile nicht erforderlich: Für einfache Formen könnte eine 5-Achsen-Maschine zu viel sein und die zusätzlichen Kosten nicht wert.

Anwendungen des 5-Achsen-CNC-Fräsens

Sie können 5-Achsen-CNC-Maschinen für viele fortgeschrittene und detaillierte Arbeiten verwenden, wie z. B.:

Teile für die Luft- und Raumfahrt: Herstellung von Turbinenschaufeln, Laufrädern und anderen komplexen Formen.

Medizinische Geräte und Implantate: Zum Beispiel zahnmedizinische Teile und chirurgische Werkzeuge.

Formen und Gesenke: Für Teile mit kleinen Details und komplizierten Formen.

Teile für Automotoren: Zum Beispiel Motorblöcke, Zylinderköpfe und Sonderanfertigungen.

Energietechnische Ausrüstung: Einschließlich Pumpenteile und Turbinenteile.

Kunst und Dekoration: Für Schnitzereien, Skulpturen und andere kreative Entwürfe.

Was sind die Unterschiede zwischen 3-Achsen, 4-Achsen und 5-Achsen CNC-Fräsen?

Der größte Unterschied zwischen 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC besteht darin, wie sie sich beim Schneiden eines Teils bewegen.

Eine 3-Achsen-Maschine bewegt das Schneidwerkzeug in drei Richtungen: auf und ab, von links nach rechts und von vorne nach hinten. Das Werkzeug bleibt beim Schneiden in einer Position.

Eine 4-Achsen-Maschine fügt eine weitere Bewegung hinzu. Sie kann das Teil um eine Achse drehen, was es einfacher macht, verschiedene Seiten zu schneiden, ohne das Teil herausnehmen und neu einstellen zu müssen.

Bei einer 5-Achsen-Maschine kommen zwei Rotationen hinzu. Dadurch können Sie das Teil oder das Werkzeug neigen und führen, um tiefe Winkel zu erreichen, was sie perfekt für detaillierte und komplexe Formen macht.

Je mehr Achsen Sie haben, desto komplexere Formen können Sie erstellen. Aber denken Sie daran: Mehr Bewegung bedeutet auch höhere Kosten und erfordert mehr Geschick.

Vergleichstabelle

Im Folgenden finden Sie eine einfache Aufschlüsselung, die Ihnen bei der Auswahl des für Ihre Arbeit am besten geeigneten Systems helfen soll:

Wie wählt man zwischen 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-Fräsmaschinen?

Die Wahl der richtigen Maschine ist einfacher, wenn Sie wissen, worauf Sie achten müssen. Hier sind die Dinge, die Sie beachten sollten:

Kosten

Wenn Sie nur ein begrenztes Budget zur Verfügung haben, sollten Sie sich für eine 3-Achsen-Maschine entscheiden, weil sie am günstigsten ist. Andernfalls wählen Sie eine 5-Achsen-Maschine, wenn Sie sie wirklich brauchen und das Budget dafür haben.

Anmeldung

Einige Jobs erfordern sehr hohe Präzision die sich am besten mit einer 5-Achsen-Maschine herstellen lassen.

Teil Form

Wenn Ihr Teil einfach ist, reicht das 3-Achsen-Fräsen aus, um Kosten zu sparen. Für kompliziertere Teile und Formen benötigen Sie jedoch 4- oder 5-Achsen-Maschinen, um Fehler zu vermeiden.

Bearbeitungsverfahren

Wenn Sie bereits eine CNC-Maschine besitzen, sind Ihre Möglichkeiten möglicherweise durch die Möglichkeiten dieser Maschine begrenzt. Vertikalfräsen zum Beispiel kann in der Regel nur 3-Achsen-Bewegungen ausführen. Eine Fräsmaschine mit einem Drehtisch ist eine 4-Achsen-Maschine. Einige Maschinen sind von vornherein für 5-Achsen-Bewegungen ausgelegt. Wenn Sie eine Aufrüstung Ihrer Maschine in Erwägung ziehen, sollten Sie sich diesen Artikel über eine Entscheidungshilfe für den Wechsel von einer 3-Achsen- zu einer 5-Achsen-CNC-Werkzeugmaschine kann Ihnen bei der Entscheidung helfen.

Produktionsvolumen

Für kleine Lose ist die 3-Achsen-Maschine gut geeignet. Wenn Sie schnell mehr Teile produzieren müssen, können 4- oder 5-Achsen-Maschinen die Arbeit schneller und effizienter erledigen

Präzision und Oberflächengüte

3-Achsen-Fräsen vs. 5-Achsen-Fräsen: Mit letzterem können Sie alle Seiten in einem Durchgang bearbeiten, was Fehler reduziert und eine glattere Oberfläche ergibt. Bei der 3-Achsen-Bearbeitung müssen Sie den Prozess möglicherweise wiederholen und zusätzliche Einstellungen vornehmen, was zu Fehlern führen und mehr Zeit in Anspruch nehmen kann.

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Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entscheidung zwischen 3-Achsen-, 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Fräsen von der Form, den Details und dem Budget Ihres Projekts abhängt. Wenn Sie die Unterschiede kennen, können Sie das für Ihr Projekt am besten geeignete und kostengünstigste Bearbeitungsverfahren wählen.