Was ist 5-Achsen-CNC-Bearbeitung?

Zeit: 2017-10-24

Im einfachsten Fall umfasst die 5-Achsen-Bearbeitung die Verwendung einer CNC, um ein Teil oder ein Schneidwerkzeug gleichzeitig auf fünf verschiedenen Achsen zu bewegen. Dies ermöglicht die Bearbeitung sehr komplexer Teile, weshalb 5-Achsen besonders in der Luft- und Raumfahrt gefragt sind.
Mehrere Faktoren haben jedoch zur breiteren Anwendung der 5-Achsen-Bearbeitung beigetragen. Diese beinhalten:
Ein Schub in Richtung Single-Setup-Bearbeitung (manchmal auch als "Done-in-One" bezeichnet), um die Vorlaufzeit zu reduzieren und die Effizienz zu steigern
Die Fähigkeit, Kollisionen mit dem Werkzeughalter durch Kippen des Schneidwerkzeugs oder des Tisches zu vermeiden, was auch einen besseren Zugriff auf die Teilegeometrie ermöglicht
Verbesserte Werkzeugstandzeit und Zykluszeit durch Neigen des Werkzeugs / Tisches, um eine optimale Schneidposition und konstante Spanbelastung aufrechtzuerhalten

Was sind die Achsen in 5-Achsen?
Wir alle kennen die Geschichte von Newton und dem Apfel, aber es gibt eine ähnlich apokryphe Geschichte über den Mathematiker und Philosophen Rene Descartes.

Rene Descartes. (1569-1650)

Descartes lag im Bett (wie es Mathematiker und Philosophen tun), als er bemerkte, wie eine Fliege in seinem Zimmer herumschwirrte. Er erkannte, dass er die Position der Fliege im dreidimensionalen Raum des Raumes mit nur drei Zahlen beschreiben konnte, die durch die Variablen X, Y und Z repräsentiert wurden.
Dies ist das kartesische Koordinatensystem, und es wird immer noch mehr als drei Jahrhunderte nach Descartes Tod benutzt. So bedecken X, Y und Z drei der fünf Achsen in der 5-Achs-Bearbeitung.

Was ist mit den anderen beiden?
Stellen Sie sich vor, Sie würden mitten im Flug auf Descartes fliegen. Anstatt seine Position nur als einen Punkt im dreidimensionalen Raum zu beschreiben, können wir seine Orientierung beschreiben. Stellen Sie sich vor, wie sich die Fliege auf die gleiche Weise wie ein Flugzeug bewegt. Seine Rolle wird durch die vierte Achse A beschrieben: die Drehachse um X.
Bei Fortsetzung des Flugzeuggleichnisses wird die Flugsteigung durch die fünfte Achse, B: die Drehachse um Y, beschrieben.
Schlaue Leser werden ohne Zweifel auf die Existenz einer sechsten Achse C schließen, die sich um die Z-Achse dreht. Das ist das Fliegen der Fliege in unserem Beispiel.

Wenn Sie Schwierigkeiten haben, die sechs oben beschriebenen Achsen zu visualisieren, sehen Sie hier ein Diagramm:


Die A-, B- und C-Achsen sind alphabetisch geordnet und entsprechen der X-, Y- und Z-Achse. Obwohl es 6-Achsen-CNC-Maschinen gibt, wie z. B. Zimmermanns Fräsmaschine FZ 100 Portal, sind 5-Achsen-Konfigurationen üblicher, da das Hinzufügen einer sechsten Achse typischerweise nur wenige zusätzliche Vorteile bietet.
Ein letzter Hinweis zu den Konventionen für die Achsenbeschriftung: In einem vertikalen Bearbeitungszentrum befinden sich die X- und Y-Achse in der horizontalen Ebene, während die Z-Achse in der vertikalen Ebene liegt. In einem horizontalen Bearbeitungszentrum sind die Z-Achse und die Y-Achse umgekehrt. Siehe das Diagramm unten:


5-Achs-Konfigurationen
Die spezifische Konfiguration einer 5-Achsen-Maschine bestimmt, welche der beiden Drehachsen sie verwendet.
Zum Beispiel arbeitet eine Drehzapfenmaschine mit einer A-Achse (rotierend um die X-Achse) und einer C-Achse (rotierend um die Z-Achse), wohingegen eine Schwenkrotationsmaschine mit einer B-Achse arbeitet (Drehen um die Y-Achse) und eine C-Achse (Drehen um die Z-Achse).


Die Drehachsen in Schwenkmaschinen werden durch die Bewegung des Tisches ausgedrückt, während Maschinen mit Schwenkdrehung ihre Drehachsen durch Schwenken der Spindel ausdrücken. Beide Stile haben ihre eigenen einzigartigen Vorteile. Zum Beispiel bieten Maschinen mit Zapfenantrieb größere Arbeitsvolumina, da der Platzbedarf der Schwenkspindel nicht ausgeglichen werden muss. Auf der anderen Seite können Maschinen mit Schwenkdrehung schwerere Teile tragen, da der Tisch immer horizontal ist.

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