4-Axis CNC Machining vs 5-Axis CNC Machining: Comparative Guide
Die CNC-Bearbeitung als Fertigungsverfahren trägt zur Verbesserung der Präzision der Bauteile, der Arbeitseffizienz, der Geschwindigkeit usw. bei. Es gibt jedoch viele Varianten, darunter die 4-Achsen-CNC-Bearbeitung und die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung. Die Entscheidung für die eine oder andere Variante hängt von einigen Faktoren und deren Vorteilen ab.
In diesem Leitfaden gehen wir auf die beiden Arten ein, auf die Vor- und Nachteile der beiden, auf die Frage, wann man sie einsetzen sollte, wie man die am besten geeignete auswählt, und vieles mehr.
Was ist 4-Achsen-CNC-Bearbeitung?
Dabei handelt es sich um ein Bearbeitungsverfahren, bei dem mit einer 4-Achsen-Maschine Material ausgeschnitten wird, bis eine gewünschte Form oder ein Design entsteht.
In der Regel verfügt sie über 3 Hauptachsen und eine zusätzliche Achse, die so genannte A-Achse, die eine ordnungsgemäße Drehbewegung ohne manuelle Neupositionierung ermöglicht.
Im Gegensatz zur 3-Achsen-CNC-Maschine, die in der Regel über X-, Y- und Z-Achsen verfügt, eignet sich die A-Achse der 4-Achsen-CNC für Gravuren und Bearbeitungen mit der vertikalen Achse und an allen vier Seiten.
Dieses Verfahren ermöglicht auch eine höhere Genauigkeit und Präzision bei gleichzeitiger Minimierung von Kosten und Fehlern. Ganz gleich, ob Sie an Fräsarbeiten beteiligt sind, die aus dem Bohren oder Ausschneiden von Löchern bestehen, 4-Achsen-CNC-Maschinen sind besser geeignet.
Vor- und Nachteile der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung
Profis
- Geeignet für kompliziertere Designs, Formen und Winkel, die 3-Achsen-Maschinen nicht bewältigen können.
- Erhöht die Effizienz, da er nicht manuell umpositioniert werden muss.
- Ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb und erhöht so die Arbeitsgeschwindigkeit.
- Kann für die Großserienproduktion verwendet werden.
- Geeignet für verschiedene Materialarten und -größen.
- Großartige Arbeit, Präzision und Genauigkeit.
Nachteile
- Erfordert hohe Investitions- und Einrichtungskosten.
- Relativ langsamer in der Bearbeitung im Vergleich zu 5-Achsen
- Nicht geeignet für die Bearbeitung großer Materialien.
Wann sollten Sie 4-Achsen-CNC-Bearbeitung einsetzen?
Sie sollten 4-Achsen-CNC-Bearbeitung verwenden, wenn:
- Bearbeitung von Operationen mit gekrümmten Flächen und Winkeln mit einer Achse.
- Bearbeitung von Teilen, die eine höhere Toleranz und Präzision erfordern und von 3-Achsen-Maschinen nicht bearbeitet werden können.
- Sie wollen ein hohes Produktionsvolumen erzeugen.
- Bearbeitung von Teilen mit mehreren Seiten und Merkmalen
Was ist 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?
Genau wie die 4-Achsen-CNC-Maschine hat eine zusätzliche Achse, 5-Achsen-CNC-Bearbeitung umfasst zwei zusätzliche Achsen, die zwei der drei A-, B- oder C-Achsen sein können. Diese 2 zusätzlichen Achsen sind auch für die Rotationsaktivitäten der Maschine verantwortlich.
Die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ermöglicht einen komplexeren Produktionsprozess mit mehr Geometrien und Winkeln, Toleranzen und Präzision.
3+2-Achsen CNC-Bearbeitung
Dies ist eine Art der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung, die auch als positionelle 5-Achsen-Bearbeitung bezeichnet wird. Bei dieser Art der Bearbeitung hält die Zerspanungseinrichtung einen bestimmten Winkel ein, während sich die Spindel um die beiden zusätzlichen Achsen bewegt.
Auf diese Weise steht das Schneidwerkzeug nicht immer senkrecht zum Werkstück. Ebenso gibt es eine indexierte 3+2-Bearbeitungsform, die es ermöglicht, den Winkel des Schneidwerkzeugs während der Bearbeitung manuell zu ändern. Sie verfügt auch über 2 Rotationsachsen, die einzeln arbeiten.
Simultane 5-Achsen-CNC-Bearbeitung
Auch bekannt als kontinuierliche 5-Achsen-Bearbeitung. Bei dieser Bearbeitungsart bleibt das Schneidwerkzeug senkrecht zum Werkstück, so dass die Maschine auch kompliziertere Bereiche erreichen kann und gleichzeitig eine hohe Oberflächengüte erzielt.
Diese Methode ist im Vergleich zur 3+2-Achsen-Bearbeitung langsam, kann jedoch komplexere gekrümmte Designs und Formen herstellen.
Vor- und Nachteile der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung
Profis
- Kann auch komplexere Geometrien und Winkel bearbeiten.
- Arbeitet mit einer höheren Geschwindigkeit in einer Einstellung.
- Geeignet für höhere Präzision und Qualität der Bearbeitung.
- Geeignet für komplexes Material bei gleichzeitig geringerem Zeitaufwand.
- Kann effizient auf einer konturierten Oberfläche arbeiten.
- Reduziert den Verschleiß der Werkzeuge so weit wie möglich.
Nachteile
- Mehr Kosten für Anschaffung, Einrichtung und Wartung erfordern
- Erfordert zusätzliche Anleitung und Schulung für die Nutzung.
- Aufgrund der zusätzlichen 2 Achsen ist möglicherweise mehr Programmierunterricht erforderlich.
Wann sollte man sich für die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung entscheiden?
Sie sollten 5-Achsen-CNC-Bearbeitung verwenden, wenn:
- Die maschinelle Bearbeitung bringt höhere Produktionsleistungen mit sich.
- Arbeit an komplexeren Geometrien, Formen oder Designs.
- Höhere Präzision ist zum Beispiel in der Medizin und in der Luft- und Raumfahrt erforderlich.
- Bearbeitung eines Werkstücks mit mehreren Seiten und Merkmalen auf jeder dieser Seiten.
Was sind die Unterschiede zwischen 4-Achsen-CNC-Bearbeitung und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?
Hier sind die Unterschiede zwischen der 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung, die Sie kennen sollten.
Unterschiedliche Achsen
4-Achsen-CNC-Maschinen haben nur eine zusätzliche A-Achse, während 5-Achsen-Maschinen zwei Achsen haben, die entweder die A-, B- oder C-Achse sein können.
Drehung in Achsen
Die 4-Achse erlaubt nur eine Drehung um die A-Achse, während die 5-Achse eine Drehung um zwei Achsen erlaubt, entweder um die A-, B- oder C-Achse. Diese Eigenschaft macht die 5-Achse viel flexibler in Bezug auf die Bewegung des Schneidwerkzeugs.
Genauigkeit und Präzision
Während die CNC-Bearbeitung für ihre Genauigkeit und Präzision bekannt ist, kann die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung eine geringere Genauigkeit bieten, da sie eine ständige Neupositionierung des Materials erfordert.
Die 4-Achs- und 5-Achs-Bearbeitung hingegen bietet mehr Präzision, da keine manuelle Neupositionierung erforderlich ist.
Dies hilft, Abweichungen zu vermeiden und gleichzeitig mehrere Designs auf einem Material mit nur einer einzigen Einrichtung zu erstellen. Allerdings bietet die 5-Achsen-Bearbeitung im Vergleich zur 4-Achsen-CNC-Bearbeitung mehr Genauigkeit und Präzision.
Vorlaufzeit
Bei der 5-Achs-Bearbeitung wird weniger Zeit für die Bearbeitung benötigt, so dass ein höherer Ausstoß erzielt und gleichzeitig die Effizienz verbessert werden kann. Möglich wird dies durch die Möglichkeit der Mehrfachzerspanung, die die Bearbeitung erheblich erleichtert.
Flexibilität
Was die Flexibilität betrifft, so haben 4-Achsen-CNC-Maschinen in der Regel eine zusätzliche Achse an der X-Achse. Die 5-Achsen-Maschinen können jedoch ihre zusätzliche Achse an der XY- und Z-Achse haben.
Kosten
Im Allgemeinen sind 5-Achsen-Maschinen viel teurer als 4-Achsen-Maschinen. Das liegt an ihren fortschrittlichen Merkmalen und Fähigkeiten, die sie in die Lage versetzen, höhere Produktionsmengen, komplexe Konstruktionen usw. zu bewältigen.
Tabelle zur Erläuterung der Unterschiede zwischen 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung
| Eigenschaften | 4-Achsen-CNC-Bearbeitung | 5-Achsen-CNC-Bearbeitung |
| Flexibilität | Die zusätzliche A-Achse dreht sich in der Regel um die X-Achse, so dass die Bewegung auf eine einzige Richtung beschränkt ist. | Die 2 zusätzlichen Achsen drehen sich auf der XY- und der Z-Achse; zwei der drei Achsen. Dies ermöglicht mehr Rotation, so dass das Material von vielen Seiten bearbeitet werden kann. |
| Anzahl der Achsen | Verfügt über die grundlegenden Achsen XY und Z sowie die Achse A. | Sie hat die XYZ-Achsen und zusätzlich 2 Achsen, die zwei der Achsen AB und C sein können. |
| Volumen der Produktion | Kann eine hohe Produktion bewältigen, aber nicht so hoch wie 5-Achsen | Kann viel höhere Produktionsmengen bewältigen. |
| Kosten | Relativ günstiger als 5-Achsen | Ziemlich teuer im Vergleich zu 4-Achsen-Maschinen |
| Anmeldung | Geeignet für Arbeiten mit mehreren Seiten, Winkeln und Löchern. | Am besten geeignet für fortgeschrittene 3D-Bearbeitungen, die eine höhere Genauigkeit erfordern. |
Anwendungen der 4-Achsen-CNC-Bearbeitung im Vergleich zur 5-Achsen-CNC-Bearbeitung
Die 4-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung ist in verschiedenen Branchen nützlich. Hier sind einige Anwendungen zu nennen.
4-Achsen-CNC-Bearbeitung
Automobilindustrie: Sie werden bei der Herstellung von Motorenteilen verwendet. Außerdem sind sie wichtig für die Herstellung von Karosserieteilen.
Luft- und Raumfahrt: Ihr Präzisionsniveau ist für die Herstellung von Turbinen und Flugwerksteilen von entscheidender Bedeutung.
Öl und Gas: Für die Herstellung von Qualitätskomponenten, die rauen Bedingungen standhalten.
Elektronik: Wertvoll bei der Herstellung von Gehäusen und Leiterplatten, die Präzision erfordern.
5-Achsen-CNC-Bearbeitung
Medizinisch: Unverzichtbar bei der Herstellung komplex geformter medizinischer Geräte, wie z. B. Kniegelenkersatz
Energie: Wird bei der Herstellung von Turbinenkomponenten verwendet, die ein hohes Maß an Präzision erfordern.
Automobilindustrie: Wird bei der Herstellung von kundenspezifischen Komponenten und Motorteilen verwendet.
Luft- und Raumfahrt: Erforderlich für die Herstellung komplexer Triebwerkskomponenten.
Wie wählt man zwischen 4-Achsen-CNC-Bearbeitung und 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?
Haushalt
Da die 5-Achsen-Bearbeitung fortschrittlichere Operationen mit hoher Effizienz und Präzision bietet, ist sie im Allgemeinen teurer. Wenn Sie jedoch über ein angemessenes Budget verfügen, wäre die 4-Achsen-Bearbeitung geeignet, da sie immer noch viele wertvolle Funktionen zu moderaten Kosten bietet.
Volumen der Produktion
5-Achsen-CNC-Maschinen eignen sich vor allem für die Fertigung von Großserien. Wenn Ihr Produktionsniveau niedrig oder moderat ist, können Sie 4 Achsen in Betracht ziehen.
Form und Komplexität der Teile
Wenn Sie ein einfaches oder mäßig komplexes Teil bearbeiten, ist eine 4-Achsen-Maschine geeignet. Wenn Sie jedoch an hochkomplexen Kurven, Formen, Geometrien oder Teilen mit engen Toleranzen arbeiten, sollten Sie eine 5-Achsen-Bearbeitung in Betracht ziehen.
Anmeldung
Ihre Wahl hängt auch von der Branche ab, in der das Ergebnis verwendet werden soll. Bauteile für die Luft- und Raumfahrt und die Medizintechnik erfordern in der Regel eine hohe Präzision und Qualität, die in den meisten Fällen nur mit 5-Achsen-CNC-Bearbeitung erreicht werden kann.
Zeitfaktor
5-Achsen-CNC-Maschinen benötigen zwar mehr Zeit zum Einrichten, aber ihre Produktionsgeschwindigkeit ist hoch. Bei den 4-Achsen-Maschinen ist das Einrichten einfach und schnell, aber die Produktion dauert länger.
Schlussfolgerung
Während die 5-Achsen-Bearbeitung eine höhere Präzision, ein größeres Produktionsvolumen und eine höhere Effizienz bietet, ist die 4-Achsen-Bearbeitung geeignet, wenn Sie ein einfaches bis mittelgroßes Teil bearbeiten und über ein angemessenes Budget verfügen.
Egal, ob Sie einen hochwertigen und erstklassigen CNC-Bearbeitungsservice benötigen oder ob Sie Hilfe bei der Entscheidung zwischen 4-Achsen- und 5-Achsen-Bearbeitung brauchen, die DEK-Expertengruppe steht Ihnen jederzeit zur Verfügung. Unsere CNC-Werkstatt verfügt über mehrere fortschrittliche technologische Maschinen, die Ihren Projektanforderungen entsprechen, so Kontaktieren Sie uns jetzt.
