Wie funktioniert eine 5-Achsen-CNC-Maschine?

Im Bereich der modernen Fertigung gehören 5-Achsen-CNC-Maschinen zu den fortschrittlichsten verfügbaren Geräten. Zu den Details, die in diesem Dokument behandelt werden, gehören das Funktionsprinzip von 5-Achsen-CNC-Maschinen, das Verständnis, was 5-Achsen-Bearbeitung ist, wofür die „5“ steht, warum CNC für solche Bearbeitungen verwendet wird, gefolgt von spezifischen Funktionsweisen der Maschine. Darüber hinaus werfen wir einen genaueren Blick auf verschiedene Arten von 5-Achsen-CNC-Maschinen. Während der Diskussion werden verwandte Begriffe wie Mehrachsen-CNC-Maschine, 5-Achsen-CNC-Werkzeugmaschinen, Präzisionsachsen-CNC-Bearbeitung, Achsen-CNC-Fräsmaschinen, Achsen-CNC-Drehzentren und Achsen-CNC-Maschinendienstleistungen vorgestellt, um einen besseren Überblick zu geben.

Wofür steht die „5“ in der 5-Achse?

Die „5“ bezeichnet bei der 5-Achs-Bearbeitung die Anzahl der Achsen, entlang derer sich das Schneidwerkzeug relativ zum Werkstück bewegen kann. Diese fünf Achsen bestehen aus den drei Linearachsen, die man von der herkömmlichen 3-Achsen-Bearbeitung kennt: der X-Achse (Links-/Rechtsbewegung), der Y-Achse (Vorne-/Rückwärtsbewegung) und der Z-Achse (Auf-/Abbewegung). . Darüber hinaus gibt es zwei weitere Rotationsachsen, die üblicherweise als A-Achse und B-Achse bezeichnet werden.

Die A-Achse repräsentiert typischerweise die Drehung um eine Achse senkrecht zur X-Achse. Die B-Achse dreht sich um eine Achse senkrecht zur Y-Achse. Diese Ausrichtung und Funktion dieser Drehachsen unterscheidet sich je nach der jeweiligen Konstruktion eines 5-Achsen-CNC-Maschine, aber im Allgemeinen ermöglicht dies dem Schneidwerkzeug, sich dem Werkstück aus verschiedenen Winkeln zu nähern und so dreidimensionale und recht komplexe Formen zu erzeugen.

Fünf-Achsen-Bearbeitung mit CNC, warum CNC verwenden?

CNC ist aus folgenden Hauptgründen von zentraler Bedeutung für die 5-Achsen-Bearbeitung: Sie ermöglicht die numerische Steuerung der Werkzeugpositionierung in Bezug auf alle fünf Achsen; Deshalb geht mit diesen Umsetzungen die Entwicklung der CNC-Technologie einher. Für die 5-Achsen-Bearbeitungseinstellung interpretiert ein Steuerungssystem zunächst die Programm-Werkzeugwegeingabe als numerisch codiertes Programm und wandelt es in Motordrehung und Bewegung entlang der jeweiligen Achsen um. Dieses Maß an Genauigkeit ist in der Welt der Fertigung von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei Anwendungen mit hoher Präzision, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrtindustrie oder bei der Herstellung medizinischer Geräte.

Zweitens ermöglicht CNC Wiederholbarkeit, da ein Programm, nachdem es für einen bestimmten Bearbeitungsvorgang entwickelt und getestet wurde, unendlich viele exakte Ergebnisse liefern kann. Dies ist sehr gut, wenn es um die Massenproduktion oder die Herstellung mehrerer gleichartiger Bauteile geht. Dies spart Zeit, da es keine Schwankungen in den Ergebnissen gibt, wodurch auch die Einheitlichkeit der Qualität der Endprodukte gewahrt bleibt.

Darüber hinaus ermöglicht CNC eine vielfältige Programmierung. Komplexe Konstruktionspfade haben seitdem die Entwicklung fortschrittlicher CAD/CAM-Software ermöglicht, mit der Ingenieure und Programmierer Pfade für Werkzeuge erstellen können, die die Fähigkeiten von 5 Achsen voll ausnutzen. Dies ermöglicht es ihnen, ein Programm zu erstellen, das die Bewegung des Schneidwerkzeugs entlang jeder Achse anzeigt, um die gewünschte Form des Werkstücks zu erreichen, selbst bei der komplexesten Geometrie des Werkstücks.

Wie funktioniert eine 5-Achsen-CNC-Maschine?

Damit die 5-Achsen-CNC-Maschine funktioniert, muss das CNC-Steuerungssystem mit mehreren anderen Komponenten zusammenarbeiten. Als Zentrum des Betriebs und als Gehirn muss das CNC-Steuerungssystem die geplanten Anweisungen empfangen, die normalerweise von CAD/CAM-Software generiert werden, und diese interpretieren, um die Steuerung der Bewegung des Schneidwerkzeugs einzuleiten.

Das Werkstück wird auf den Arbeitstisch gelegt, der während des Bearbeitungsprozesses eine stabile Basis bietet. Eine Spindel hält das Schneidwerkzeug und versetzt es in eine Hochgeschwindigkeitsrotation. Die Spindeldrehzahl kann je nach Bedarf für einen bestimmten Bearbeitungsvorgang variiert werden.

Die für den Antrieb der fünf Achsen verantwortlichen Motoren sind auch für die Bewegung des Schneidwerkzeugs und/oder des Werkstücks entlang der jeweiligen Achsen verantwortlich. Bei den Linearachsen bewegen die Motoren das Werkzeug bzw. Werkstück in die entsprechenden Richtungen. Bei den Rotationsachsen bewirken die Motoren die Rotation um die vorgegebenen Achsen.

Der Prozess beginnt mit der Erstellung eines digitalen Modells des Werkstücks mithilfe einer CAD-Software. Dieses Modell umfasst alle geometrischen Informationen wie Form, Abmessungen und komplexe Kurven oder Winkel des Teils. Aus diesem CAD-Modell werden mittels CAM-Software maschinenlesbare Daten erstellt. Die CAM-Software entwickelt Werkzeugwege, die tatsächlichen Routen, die das Schneidwerkzeug nimmt, um Material vom Werkstück abzutragen, damit sich seine endgültige Form ergibt.

Das CNC-Steuerungssystem macht dann die Werkzeugwege sichtbar. Mit anderen Worten: Es sendet Signale an die Motoren, um das Schneidwerkzeug gemäß den programmierten Anweisungen in Bewegung zu setzen und es auf den X-, Y-, Z-, A- und B-Achsen zu positionieren. Diese Hochgeschwindigkeitsrotation, die dem Werkzeug zugeführt wird, während es sich von der Spindel entlang dieser Achsen bewegt, ermöglicht es ihm, das auf dem Werkstück platzierte Material zu schneiden oder zu gravieren. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis der gesamte Entwurf auf das Werkstück kopiert ist und man wiederum ein Duplikat des ursprünglichen CAD-Modells in der Realität erhält.

Die Sensoren können während des Bearbeitungsprozesses an der Maschine angebracht werden und erfassen die Positionen verschiedener beteiligter Parameter wie Werkzeugposition, Achsdrehungen und Schnittkräfte. Die Sensoren geben ihre Vorgaben an das CNC-Steuerungssystem zurück, das diese Informationen nutzt, um bei Bedarf Anpassungen und Korrekturen vorzunehmen, um einen fehlerfreien Bearbeitungsprozess zu erreichen und das Endprodukt mit den erforderlichen Spezifikationen zu erhalten.

Verschiedene 5-Achsen-CNC-Maschinen

Es gibt verschiedene Arten von 5-Achsen-CNC-Maschinen, jedes mit seinen eigenen Eigenschaften, wann und wo sie am besten anwendbar sind. Ein gängiger Typ ist der sogenannte Schwenkkopftyp. Bei dieser Konstruktion kann die Spindel, die das Schneidwerkzeug hält, um eine der Drehachsen A und B oder um beide gedreht werden. Dies ermöglicht sehr große Annäherungswinkelbereiche an das Werkstück und ermöglicht weitaus komplexere Formen als mit einer kippbaren Spindel, einschließlich Hinterschnitten und zusammengesetzten gekrümmten Oberflächen.

Der andere Typ ist der Tischrotationstyp. Dabei dreht sich der Arbeitstisch, auf dem das Werkstück liegt (das Werkstück hält), um eine oder beide Drehachsen. Es wird häufig bei der Bearbeitung zylindrischer oder kugelförmiger Objekte eingesetzt. Dies liegt daran, dass das Werkstück auf den für die Bearbeitung erforderlichen Winkel gedreht werden kann.

Es gibt auch einen Hybridtyp, der die Merkmale der Schwenkkopf- und Tischrotationstypen kombiniert. Dieser Typ kann das Schneiden noch flexibler durchführen, da er sowohl das Schwenken der Spindel als auch die Drehung des Arbeitstisches nutzen kann, um bei verschiedenen Arten von Werkstücken und Bearbeitungsvorgängen optimale Ergebnisse zu erzielen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die 5-Achsen-CNC-Maschine eine auffallend leistungsstarke Technologie ist, die mit sehr hoher Synthese und Genauigkeit arbeitet, um detaillierte und präzise Komponenten herzustellen. Was ist 5-Achsen-Bearbeitung, wofür steht die „5“, warum wird CNC verwendet, wie funktioniert sie – plus Kenntnisse über die verschiedenen Arten von 5-Achsen-CNC-Maschinen? Jeder, der moderne Fertigungspraktiken erlernen möchte, muss diese Aspekte dieser Fragen kennen. Dies ist eine weitere Definition dafür, dass 5-Achsen-CNC-Werkzeugmaschinen, Präzisions-Achsen-CNC-Bearbeitung, Achsen-CNC-Fräsmaschinen, Achsen-CNC-Drehzentren und Achsen-CNC-Maschinenservices die entscheidende und vielseitige Natur dieser ultimativen Bearbeitungstechnologie in jeder Branche für Anwender bestätigen, die sich der Fertigung nähern von diesem Punkt an. Dies kann die Herstellung hochentwickelter Luft- und Raumfahrtkomponenten, hochpräziser medizinischer Geräte oder Schmuck umfassen. Wenn Qualität gefragt ist, ist hohe Präzision gefragt. Es gibt eine Nische für 5-Achsen-CNC-Maschinen in der hochwertigen Fertigung, die sehr komplex ist.