5 Achsen: was sie sind und wie sie funktionieren

Die 5-Achs-CNC-Bearbeitung gilt heute als das höchste Niveau der modernen Frästechnologie.
Sie ermöglicht die Bearbeitung eines Werkstücks, indem das Werkzeug (oder das Werkstück selbst) in fünf simultanen Richtungen bewegt wird. Dadurch werden die Grenzen von 3-Achs-Maschinen überwunden und die Herstellung von Formen ermöglicht, die sonst unmöglich wären.

Was ist die 5-Achs-CNC-Bearbeitung?
Wie funktioniert das 5-Achs-CNC-Fräsen?
Vorteile der 5-Achs-CNC-Bearbeitung
Bearbeitbare Materialien
Anwendungen der 5-Achs-CNC-Bearbeitung
5-Achs-CNC-Maschinen: Das Beispiel Weerg

Was ist die 5-Achs-CNC-Bearbeitung?

Eine 5-Achs-CNC-Maschine kann sich entlang folgender Achsen bewegen:

X, Y, Z → lineare Achsen
A und B → rotierende Achsen, die das Werkzeug oder das Werkstück neigen

Diese Kombination bietet volle Bewegungsfreiheit und ermöglicht die Bearbeitung von geneigten Flächen, Hinterschneidungen und extrem komplexen Geometrien.

Die Bearbeitung kann in zwei Modi erfolgen:

• Simultane 5-Achs-Bearbeitung
  Alle Achsen arbeiten gleichzeitig, um gekrümmte Oberflächen, geneigte Taschen und technisch anspruchsvolle Komponenten zu erzeugen.
• Positionierte 5-Achs-Bearbeitung (3+2)
  Die Rotationsachsen positionieren das Werkstück, danach wird mit den drei Hauptachsen bearbeitet.
  Ideal, wenn mehrere Seiten in einer einzigen Aufspannung bearbeitet werden müssen.

Kontinuierliche CNC 5-Achsen Bearbeitung für ein Stück Edelstahl

Wie funktioniert das 5-Achs-CNC-Fräsen?

Der Prozess erfolgt durch:

• Fortgeschrittene CAM-Programmierung: erzeugt komplexe dreidimensionale Werkzeugbahnen.

• Automatische Werkzeugausrichtung: der Kopf oder das Werkstück neigt sich, um den optimalen Winkel beizubehalten.

• Mehrdirektionale Materialabtragung: das Werkzeug bearbeitet gekrümmte und schwer zugängliche Oberflächen.

• Komplettbearbeitung in einer einzigen Aufspannung: drastische Reduzierung von Ausrichtungsfehlern.

Dank der beiden Rotationsachsen können kürzere Werkzeuge verwendet werden, was Vibrationen reduziert und Präzision sowie Oberflächenqualität erhöht.

Schematische Darstellung der 5-Achsen-Dauerbearbeitung

Vorteile der 5-Achs-CNC-Bearbeitung

Die 5-Achs-Technologie bietet konkrete und messbare Vorteile:

1. Herstellung komplexer Geometrien

Aerodynamische Oberflächen, geneigte Kavitäten, Hinterschneidungen und organische Formen können bearbeitet werden, ohne das Werkstück zu unterteilen.

2. Eine einzige Aufspannung

Die Bearbeitung erfolgt in einem einzigen Einspannen und reduziert:

• Rüstzeiten

• Risiko von Positionierungsfehlern

• Toleranzaufbauten

3. Bessere Oberflächenqualität

Die Möglichkeit, das Werkzeug zu neigen, ermöglicht stets den besten Winkel zur Oberfläche, reduziert Vibrationen und verbessert die Endqualität.

4. Höhere Präzision

Kürzere, steifere Werkzeuge erhöhen die Maßgenauigkeit.

5. Verringerte Produktionszeiten

Simultane Bewegungen eliminieren viele Zwischenschritte der traditionellen Fräsbearbeitung.

6. Erhöhte Produktionsrate

Durch höhere Effizienz, Stabilität und weniger Fehler ermöglicht die 5-Achs-Technik schnelle und konstante industrielle Fertigung.

Unterschiede zwischen den verschiedenen Arten der CNC-Bearbeitung

Bearbeitbare Materialien

Die 5-Achs-CNC-Bearbeitung eignet sich für eine breite Palette von Materialien:

Metalle

• Aluminium

• Legierte und kohlenstoffhaltige Stähle

• Edelstahl

• Titan

• Kupfer und Messing

Technische Kunststoffe

• Nylon

• POM (Delrin)

• PVC

• Peek

Diese Vielseitigkeit macht sie ideal für Branchen, die hohe Leistung und enge Toleranzen erfordern.

Anwendungen der 5-Achs-CNC-Bearbeitung

Die 5-Achs-Fräsbearbeitung ist besonders geeignet für:

Luft- und Raumfahrt

• Turbinenschaufeln

• Leichtbaubügel

• Aerodynamische Oberflächen

Automobil und Motorsport

• Krümmer

• Leichtbaukomponenten

• Hochpräzisionsbauteile

Medizintechnik

• Individuelle Prothesen

• Komplexe chirurgische Instrumente

Präzisionsmechanik

• Formen und Matrizen

• Hochkomplexe Gehäuse

• Titanbauteile

Design und Prototyping

• Komplexe ästhetische Modelle

• Glatte organische Oberflächen

5-Achs-CNC-Maschinen: Das Beispiel Weerg

Der Weerg-Leitfaden hebt einige in der Industrie eingesetzte Technologien hervor, wie:

• Hermle C42U

• Mazak Smooth Technology

Dabei handelt es sich um kontinuierliche 5-Achs-Maschinen, die Folgendes gewährleisten:

• Hohe Steifigkeit

• Thermische Stabilität

• Mikrometergenaue Präzision

• Konstante Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit

Sie sind konkrete Beispiele für die moderne Entwicklung der CNC-Technologien.

Schlussfolgerungen

Die 5-Achs-CNC-Bearbeitung ist die ideale Lösung zur Herstellung von Komponenten mit komplexen Geometrien, hoher Präzision und hervorragender Oberflächenqualität.
Mit nur einer Aufspannung reduziert sie Fehler, optimiert die Zeiten und ermöglicht die industrielle Produktion technisch fortschrittlicher Bauteile.

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