Die computergestützte numerische Steuerung (oder CNC) kombiniert die Effizienz der Computerprogrammierung mit der Genauigkeit von Drehmaschinen. Programmierte Software steuert die Bewegung von Werkzeugen und anderen Maschinen, automatisiert den Herstellungsprozess und sorgt für ein einheitliches Design.
Moderne mehrachsige CNC-Fräsmaschinen sind mit einer Vielzahl von Funktionen ausgestattet, die Mehrwert und Funktionalität bieten. Diese sind jedoch nur nützlich, wenn sich die Maschine nahtlos entlang ihrer Achsen bewegen kann. Außerdem sind diese Achsen in erster Linie für die Genauigkeit bei der Formung des Vorschubs verantwortlich. Sie sind also im Grunde das Herzstück jeder Fräsmaschine. Werfen wir einen Blick auf die Funktionen und Möglichkeiten der verschiedenen mehrachsigen CNC-Fräsmaschinen.
3-Achsen-CNC-Bearbeitung
Die 3-Achsen-CNC-Bearbeitung hat sich aus dem Drehfeilen entwickelt. Hier befindet sich das Werkstück in einer festen Position, während sich das Schneidwerkzeug entlang der X-, Y- und Z-Achse bewegt. Die X-Achse befindet sich zusammen mit dem Drehtisch, die Y-Achse befindet sich vorne/hinten auf dem Tisch und die von oben nach unten fallende Spindel markiert die Z-Achse. Sie ist ideal für einfache Aufgaben, die keine komplizierten Details oder Tiefen erfordern. Sie ist daher eine der bevorzugten Techniken für die Herstellung mechanischer Teile für die Automatisierung. Sie wird auch zum Schneiden von scharfen Kanten, Ausbohren, Fräsen von Schlitzen, Gewinden und Bohren von Löchern verwendet. Die 3-Achsen-Bearbeitung hat die folgenden Einschränkungen:
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Sie arbeitet in einer komplexen Programmierumgebung; die anfänglichen Investitions- und Installationskosten sind hoch; für die Bedienung und Wartung der Maschine sind hochqualifizierte Fachleute erforderlich.
4-Achsen-CNC-Bearbeitung
Die 4-Achsen-CNC funktioniert fast genauso wie ihr 3-Achsen-Pendant. Der Vorschub befindet sich in einer festen Position und das Schneidewerkzeug arbeitet daran, um das überschüssige Material zu entfernen und das gewünschte Teil zu formen. Wie der Name schon sagt, umfasst die 4-Achsen-Bearbeitung zusätzlich zu den üblichen X-, Y- und Z-Ebenen eine weitere Achse. Diese zusätzliche Bewegung findet in Form einer Drehung entlang der X-Achse statt, die die vierte Ebene bildet – die A-Achse (horizontal). Das Schneiden kann jedoch auch entlang der B-Achse (vertikal) erfolgen. Da die horizontale Bearbeitung jedoch als produktiver gilt als die vertikale, ist die erstere häufiger anzutreffen. Diese Frästechnik eignet sich zum Schneiden von Löchern, zum Schneiden entlang eines Bogens oder zum Ausschneiden von Aussparungen, insbesondere an den Seiten oder um einen Zylinder herum. Sie eignet sich auch für hochwertige Präzisionsgravuren, Fräsen und Bohren.
Einschränkungen: Die größte Einschränkung der 4-Achsen-Fräsmaschine ist der Genfer Mechanismus. Obwohl der Genfer Mechanismus wegen seiner Einfachheit, Zuverlässigkeit und Präzision weit verbreitet ist, erlaubt er die 4. Achse nur im Prinzip. In der Praxis unterstützt er jedoch keine kontinuierliche Bearbeitung, da er einen festen Satz von Anschlägen hat. Daher können die Bediener die Maschine nur als reinen Indexer verwenden. Weitere Nachteile sind:
- Schnelle Abnutzung des Schneckengetriebes, insbesondere bei intensiver Nutzung;
- Das Problem des Umkehrspiels kann die Genauigkeit und die Lebensdauer der Maschine beeinträchtigen.
5-Achsen-CNC-Bearbeitung
Die 5-Achsen-CNC-Fräsmaschine markiert den Höhepunkt der Innovation in der Bearbeitung des 21. Jahrhunderts. Jahrhunderts. Sie verfügt über eine größere Kompetenz als 3- und 4-Achsen-Fräsmaschinen und ist ein präzises Hochgeschwindigkeits-Kraftpaket für die Mikro-Bearbeitung. Bei dieser Anordnung sind die X-, Y- und Z-Achsen ähnlich wie bei einer 3-Achsen-Maschine angeordnet. Der Tisch dreht sich dann entlang der A-Achse, wie bei der 4-Achsen-Maschine. Die 5-Achsen-Maschine umfasst jedoch die Drehbewegung am Gelenk des Tisches, gefolgt von der Drehung entlang der C-Achse, die die fünfte Bewegung definiert. Bei der 5-Achsen-Bearbeitung kann der Bediener gleichzeitig fünf verschiedene Seiten (oder mehr!) eines Teils bearbeiten, je nach Komplexität des Designs. Dadurch ist das Werkzeug in der Lage, hochpräzise Produkte und Teile herzustellen. Daher ist es nicht verwunderlich, dass es in der Medizintechnik, der Forschung und Entwicklung, der Architektur, dem Militär, der Automobilindustrie und sogar in der kreativen Kunst weit verbreitet ist. Sie wird auch zum Bohren von Löchern in zusammengesetzten Winkeln verwendet.
Einschränkungen: Obwohl die 5-Achsen-CNC-Maschine in Bezug auf Geschwindigkeit und Genauigkeit hervorragend ist, hat sie die folgenden Probleme:
- Die CAD/CAM-Programmierung für 5-Achsen-Maschinen kann extrem kompliziert sein, vor allem, wenn Sie sich den räumlichen Verlauf vorstellen.
- Da 5-Achsen-Fräsmaschinen noch nicht sehr verbreitet sind, ist ihre Anschaffung und Wartung eine erhebliche Investition. Ähnlich teuer sind auch die Werkzeuglösungen.
- Es braucht einen hochqualifizierten CNC-Maschinenbediener, dem Sie Ihre 5-Achsen-Schönheit anvertrauen können.
7-achsige CNC-Bearbeitung
Die 7-achsige CNC-Fräsmaschine kann lange, schlanke und sehr detaillierte Teile herstellen. Bei den 7 Achsen handelt es sich um die üblichen Achsen von rechts nach links, von oben nach unten und von hinten nach vorne, gefolgt von Achsen, die durch die Drehung des Werkzeugs, die Drehung des Teils, die Drehung des Werkzeugkopfs und die Bewegung zum Spannen, Nachspannen oder Entfernen des Teils definiert sind. Dieser hohe Grad an Bewegung ermöglicht eine höhere Genauigkeit des Endprodukts, ohne dass Nachbearbeitungsprozesse erforderlich sind.
9-achsige CNC-Bearbeitung
Die 9-achsige CNC kombiniert Dreh- und 5-Achsen-Bearbeitung. Dadurch kann das Teil in einer Aufspannung in verschiedenen Ebenen gedreht und gefräst werden, was eine hohe Genauigkeit ermöglicht. Einer der größten Vorteile einer 9-achsigen CNC ist der Wegfall von sekundären Spannvorrichtungen und manuellem Laden. Die 9-Achsen-CNC ist so leistungsfähig, dass sie ein vollständig bearbeitetes Teil in einem einzigen Arbeitsgang fertigstellen kann!
12-achsige CNC-Bearbeitung
Wenn die 9-achsige CNC-Bearbeitung das Gesamtpaket ist, dann ist ihr 12-achsiges Gegenstück ein absolutes Biest! 12-achsige CNC-Maschinen verfügen in der Regel über zwei Köpfe, die Bewegungen entlang der X-, Y-, Z-, A-, B- und C-Achse ermöglichen. Diese Konfiguration verdoppelt die Produktivität und Genauigkeit und reduziert die Produktionszeit um die Hälfte!
Letzte Überlegungen
Die CNC-Bearbeitung ist auch heute noch relevant und effektiv. Sie dient verschiedenen produktionsintensiven Branchen und sorgt für Produktqualität, Präzision und Standardisierung. Da die Maschinen immer mehr Bewegungsachsen erhalten, werden sie mit jeder Iteration nur noch besser. Sie können also eine beträchtliche Investition darstellen, versprechen dafür aber auch einen langfristigen Service!
