Wenn Sie vorhaben, eine CNC-Fräsmaschine zu kaufen, wie viele Achsen benötigen Sie für die CNC-Fräser-Bausatz? Dies ist ein häufiges Problem für jeden Käufer eines CNC-Fräsers. Beginnen wir also mit einem Vergleich von 3-, 4- und 5-achsigen CNC-Fräsern.
Verstehen Sie 3 Achsen, 4. Achsen, 4 Achsen und 5 Achsen für CNC-Fräsmaschinen-Kits
5 Achsen: XYZAB, XYZAC, XYZBC (Die Spindel kann nach links und rechts gedreht werden 180° um.)
4 Achsen: XYZA, XYZB, XYZC (4-Achsen-Verbindung)
4. Achse: YZA, XZA (3-Achs-Verbindung)
3 Achsen: XYZ (3-Achsen-Verbindung)
Die A-, B- oder C-Achse entspricht der Rotationsachse von X, Y, Z.
3-Achsen-CNC-Fräsmaschinen
Diese speziellen CNC-Fräser können sich gleichzeitig entlang dreier verschiedener Achsen bewegen.
X-Achse: von links nach rechts
Y-Achse: von vorne nach hinten
Z-Achse: auf und ab
3-Achsen-CNC-Fräsmaschinen bewegen 3 Achsen gleichzeitig: die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse. Beim Schneiden entlang der X-Achse wird der Fräser von links nach rechts bewegt, beim Schneiden entlang der Y-Achse wird er von vorne nach hinten bewegt und beim Schneiden quer zur Z-Achse wird er auf und ab bewegt. Diese Maschinen werden hauptsächlich zum Schneiden von flachen, 2D- und 2.5D-Teilen verwendet. Ob Flach- oder Rundschnitzen, Sie können es sich als Flachschnitzen vorstellen, es wird nach dem Puls berechnet.
4. Achse CNC-Fräsmaschine
Im Allgemeinen wird dem 3-Achsen-CNC-Fräserkit eine Rotationsachse hinzugefügt, auch A-Achse genannt, also eine 4. Rotationsachse des CNC-Fräsers. Wie erkennt man ein echtes 4-Achsen-CNC-Fräserkit? Wir geben ein allgemeines Beispiel für 4 Achsen 3D Zylinderfräsen, besteht aus einem runden kurzen Stock schneiden oder schnitzen eine 3D Buddha, dieses Werk hat 4 Achsen, funktioniert aber nur mit einem 3-Achsen-CNC-System. Zum Antreiben der Rotationsachse wird die X- oder Y-Achse verwendet. Der eigentliche Arbeiter ist eine 3-Achsen-CNC-Maschine oder eine rotierende 4.-Achsen-CNC-Maschine.
4-Achsen-CNC-Fräsmaschinen
4-Achsen-CNC-Frästische ermöglichen das Arbeiten auf beiden Seiten, was bei 3-Achsen-CNC-Frästischen nicht möglich ist. Die 4-Achsen-CNC-Werkzeugmaschinen haben auch eine X-, Y- und Z-Achse, d. h. XYZA, XYZB und XYZC. Die 4 Achsen sind miteinander verbunden und können gleichzeitig arbeiten.
4 Achsen VS 4. Achse
4 Achsen bedeutet, dass die Werkzeugmaschine die Bewegung der X-, Y-, Z- und A-Achse gleichzeitig ausführt. Die 4 Achsen repräsentieren die 4 Richtungen der Werkzeugmaschine. Normalerweise repräsentiert die X-Achse die Links- und Rechtsrichtung, die Y-Achse die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und die Z-Achse die Aufwärts- und Abwärtsrichtung. Die A-Achse ist die positive und negative Richtung der Rotationsachse. Die 4. Achse bedeutet, dass die Werkzeugmaschine nur die Bewegungen der X-, Y-, Z- und A-Achse gleichzeitig ausführen kann.
3 Achsen können die Verbindung von 4 Achsen nicht gleichzeitig ausführen. Die 4. Achse CNC-Fräsmaschine ist grob in 2 Typen unterteilt, einer ist eine 4. Achse Flachfräsmaschine und der andere ist eine 4. Achse 3D CNC-Fräsmaschine. Wie der Name schon sagt, schnitzt oder schneidet die 4-achsige Flachfräsmaschine nur auf einer Seite in das Material.
4. Achse 3D Bearbeitung bedeutet, dass die Maschine 3D Rotationsschnitzen oder -schneiden, aber eine der 3 Achsen X, Y und Z wird für das Fräsen in die A-Achse umgewandelt. Wir erklären den Unterschied zwischen diesen beiden Arten von 3D CNC Maschinen aus verschiedenen Blickwinkeln:
1. Konzeptionell besteht der Unterschied zwischen 4-Achsen und 4. Achse darin, ob die 4-Achsen-Verknüpfung von X, Y, Z und A gleichzeitig ausgeführt werden kann.
2. Aus Sicht des Steuerungssystems der Maschine verwendet die 4-Achsen-CNC-Maschine ein 4-Achsen-Verbindungssystem und die 4. Achse ein 3-Achsen-Verbindungssystem.
3. Das 4-Achsen-Verbindungssystem verwendet eine 4-Achsen-Signalübertragung entsprechend dem Bewegungssignal der Maschine. Verlust, 3-Achsen-Verbindung verwendet eine 3-Achsen-Signalübertragung, ein Signal ist weniger als 4 Achsen.
4. Entsprechend dem Schnitzeffekt weist die 4-Achse mehr Verarbeitung auf als die 4. Achse, die Verarbeitung ist gleichmäßiger, der tote Winkel ist kleiner und das Erscheinungsbild ist schöner.
5. Unterschiedlich zur Richtung der Werkzeugmaschine. Die Richtung, in die die 4-Achsen-Werkzeugspitze zeigt, kann jederzeit geändert werden. Die Werkzeugspitze der 4. Achse zeigt immer zur Mitte des Werkstücks. Die 4. Achse ist fortschrittlicher und zuverlässiger als die 4. Achse. 4 Achsen sind der Entwicklungstrend von 3D CNC-Fräsmaschinen. Wichtig ist, dass mehr als 60% 3D CNC-Fräsmaschinen auf dem Markt sind 4. Achse. Bei der Wahl einer 4-Achsen 3D Bei einer CNC-Maschine muss nicht nur zwischen der 4. Achse und der 4. Achse unterschieden werden, sondern es müssen auch die eigenen Bearbeitungsbedingungen analysiert werden, wie etwa Größe, Gewicht, Härte und Bearbeitungsmethoden des Werkstücks.
5-Achsen-CNC-Fräsmaschinen
Diese Fräser ähneln in etwa dem 3-, 4-Achsen-CNC-Maschinenbausatz, verfügen jedoch über 2 zusätzliche Achsen, entlang derer sie sich bewegen können. Diese zusätzlichen Achsen ermöglichen kürzere Projektzeiten, da sie 5 Kanten des Materials gleichzeitig schneiden können. Da diese Maschinen jedoch eine längere X-Achse haben, ist ihre Stabilität und Genauigkeit geringer und sie erfordern möglicherweise mehr Aufmerksamkeit als ein 3-, 4-Achsen-CNC-Fräserbausatz.
Das 5-Achsen-CNC-Bearbeitungszentrum zeichnet sich durch hohe Effizienz und hohe Präzision aus, und das Pentaeder kann in einer Aufspannung des Werkstücks bearbeitet werden. Wenn es mit einem 5-Achsen-Gestänge-High-End-NC-Steuerungssystem ausgestattet ist, kann es auch komplexe räumliche Oberflächen hochpräzise bearbeiten und eignet sich besser für die Bearbeitung moderner Formen wie Autoteile und Flugzeugstrukturteile. Es gibt 2 Möglichkeiten für die Drehachse des 5-Achsen-Vertikalbearbeitungszentrums. Eine ist die Tischdrehachse. Der auf dem Bett angebrachte Tisch kann um die X-Achse gedreht werden, die als A-Achse definiert ist. Der allgemeine Arbeitsbereich der A-Achse beträgt +30 Grad bis -120 Grad. In der Mitte des Arbeitstisches befindet sich außerdem ein Drehtisch, der sich an der in der Abbildung gezeigten Position um die Z-Achse dreht, die als C-Achse definiert ist, und die C-Achse dreht sich 360°. Auf diese Weise können durch die Kombination von A-Achse und C-Achse außer dem 5-Achsen-Bearbeitungszentrum auf der Unterseite des auf dem Arbeitstisch befestigten Werkstücks die anderen 5 Oberflächen mit der vertikalen Spindel bearbeitet werden. Der minimale Teilungswert der A-Achse und der C-Achse beträgt im Allgemeinen 0.001 Grad, sodass das Werkstück in jeden beliebigen Winkel unterteilt und geneigte Oberflächen, geneigte Löcher usw. bearbeitet werden können. Wenn die A-Achse und die C-Achse mit den 3 linearen Achsen X, Y und Z verbunden sind, können komplexe räumliche Oberflächen bearbeitet werden. Dies erfordert natürlich die Unterstützung von High-End-CNC-Systemen, Servosystemen und Software. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Struktur der Spindel relativ einfach ist, die Steifigkeit der Spindel sehr gut ist und die Herstellungskosten relativ niedrig sind. Der allgemeine Arbeitstisch kann jedoch nicht zu groß ausgelegt werden, und die Tragfähigkeit ist auch gering, insbesondere wenn die A-Achsendrehung größer oder gleich 90 Grad ist, bringt das Werkstück beim Schneiden ein großes tragendes Moment auf den Arbeitstisch. Die andere besteht darin, sich auf die Drehung des vertikalen Spindelkopfes zu verlassen. Das vordere Ende der Hauptwelle ist ein Drehkopf, der die Z-Achse umkreisen kann 360° um die C-Achse zu werden. Der Drehkopf hat auch eine A-Achse, die sich um die X-Achse drehen kann, was im Allgemeinen mehr als ±90 Grad erreichen kann, um dieselbe Funktion wie oben zu erreichen. Der Vorteil dieser Einstellungsmethode besteht darin, dass die Spindelbearbeitung sehr flexibel ist, der Arbeitstisch auch sehr groß gestaltet werden kann und der riesige Rumpf und die riesige Triebwerkshülle des Passagierflugzeugs auf dieser Art von Bearbeitungszentrum bearbeitet werden können. Dieses Design hat auch einen großen Vorteil: Wenn wir Kugelfräser verwenden, um gekrümmte Oberflächen zu bearbeiten, ist die Oberflächenqualität des von der Spitze geschnittenen Werkstücks schlecht, wenn die Mittellinie des Werkzeugs senkrecht zur bearbeiteten Oberfläche steht, da die Lineargeschwindigkeit der Spitze des Kugelfräsers Null ist. Das Design der Spindeldrehung wird so angepasst, dass die Spindel in einem Winkel relativ zum Werkstück rotiert, sodass der Kugelfräser das Schneiden der Spitze vermeidet, eine bestimmte Lineargeschwindigkeit garantiert und die Qualität der Oberflächenbearbeitung verbessert. Diese Struktur ist sehr beliebt für die hochpräzise Oberflächenbearbeitung von Formen, die für Drehtischbearbeitungszentren nur schwer zu erreichen ist. Um eine hohe Rotationspräzision zu erreichen, ist die High-End-Drehachse auch mit einer kreisförmigen Gitterrückmeldung ausgestattet, und die Indexierungsgenauigkeit liegt innerhalb weniger Sekunden. Natürlich ist die Rotationsstruktur dieser Art von Spindel komplizierter und die Herstellungskosten sind ebenfalls höher.
Echte 5-Achsen vs. falsche 5-Achsen
Die echte 5-Achse hat eine RTCP-Funktion. Sie kann automatisch entsprechend der Pendellänge der Spindel und den mechanischen Koordinaten des Drehtisches konvertiert werden. Beim Kompilieren des Programms müssen nur die Koordinaten des Werkstücks berücksichtigt werden, nicht die Pendellänge der Spindel und die Position des Drehtisches. Ob es sich um eine echte 5-Achse handelt, hängt nicht davon ab, ob die 5-Achse gekoppelt ist. Die gefälschte 5-Achse kann auch eine 5-Achsen-Kopplung sein. Wenn die Spindel den echten 5-Achsen-Algorithmus RTCP hat. Es wird eine Indexierungsverarbeitung durchgeführt. Die echte 5-Achse mit RTCP-Funktion muss nur ein Koordinatensystem einstellen und die Koordinaten für das Werkzeug nur einmal einstellen. Die gefälschte 5-Achse macht viel Ärger.
Das CNC-System mit RTCP-Funktion kann die Werkzeugspitzenprogrammierung direkt verwenden, ohne den Achsabstand der Drehachse zu berücksichtigen. Nach Anwendung des RTCP-Modus kann die Programmierung der 5-Achsen-CNC-Bearbeitung direkt auf die Werkzeugspitze anstatt auf die Mitte des rotierenden Spindelkopfes abzielen, sodass die Programmierung viel einfacher und effizienter wird.
Für den Pseudo-5-Achsen-Doppeldrehtisch müssen mehrere Koordinaten festgelegt werden, um den Zweck der Indexverarbeitung zu erreichen. Wenn es sich jedoch um einen 5-Achsen-Schwenkkopf handelt, kann die Indexverarbeitung nicht abgeschlossen werden, da der 5-Achsen-Schwenkkopf bei der Abwärtsverarbeitung keine einzelne Z-Bewegung ausführt, sondern Z sich zusammen mit X oder Y bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist die gefälschte 5-Achsen-Programmierung sehr mühsam und das Debuggen schwieriger, und die 3-Achsen-Offset-Funktion kann zu diesem Zeitpunkt nicht verwendet werden.
Welche CNC-Fräsmaschine ist für Sie ideal?
Obwohl die Leistung dieser Fräser relativ unkompliziert erscheint, handelt es sich um sehr empfindliche und hochentwickelte Technologie. Wenn Sie Ihren Designs mehr Kreativität verleihen möchten, empfiehlt sich die Investition in ein 4- oder 5-achsiges CNC-Fräser-Kit. 3- oder 4-achsige CNC-Fräser-Kits sind jedoch häufig günstiger.
Nachdem Sie nun über ein Grundwissen zur Funktionsweise eines Routers verfügen, können Sie die Unterschiede zwischen den verschiedenen Modellen besser verstehen.
5-Achsen-CNC-Maschinen können entlang zweier zusätzlicher Achsen schneiden als 2-Achsen-CNC-Maschinen. Diese Fräser können gleichzeitig auf fünf Seiten eines Materialstücks schneiden, was die Möglichkeiten und Flexibilität des Bedieners erweitert. Im Gegensatz zu ihren 3-Achsen-Gegenstücken werden diese Maschinen normalerweise zum Schneiden großer 3D Teile. Darüber hinaus haben 5-Achsen-CNC-Maschinen ein höheres Portal und eine längere X-Achse, wodurch sie größere Teile schneiden können; dies hat jedoch einen hohen Preis: Je höher das Portal und je länger die X-Achse, desto ungenauer und stabiler sind diese Maschinen. Für eine ordnungsgemäße Qualitätskontrolle sollten der h8-Wert des Portals und die Länge der X-Achse so weit wie möglich begrenzt werden.
Obwohl Oberfräsen wie einfache Maschinen wirken, handelt es sich dabei um hochentwickelte Technik, deren Bedienung ein gewisses Maß an Fachwissen erfordert. 5-achsige CNC-Maschinen sind tendenziell teurer als herkömmliche 3-achsige Maschinen, bieten aber letztendlich mehr Flexibilität und ermöglichen dem Benutzer, bei seinen Entwürfen kreativer zu sein.
Wie viele Achsen benötigen Sie?
Sie haben vielleicht schon von CNC-Fräsern mit sieben, neun oder sogar elf Achsen gehört. Obwohl es schwer vorstellbar ist, dass es so viele zusätzliche Achsen gibt, ist die Erklärung für diese erstaunlichen Geometrien eigentlich ganz einfach.
Wenn Sie mit Maschinen arbeiten, die beispielsweise mehr als eine Drehspindel haben, verfügen Sie bereits über mehr Achsen.
Wir haben zum Beispiel Maschinen mit zweiten Spindeln und unteren Revolvern. Diese Maschinen haben mehrere Achsen: Der obere Revolver hat vier Achsen und der untere Revolver zwei, und gegenüberliegende Spindeln haben ebenfalls zwei Achsen. Diese Maschinen können bis zu neun haben.
Ein Bauteil, wie beispielsweise ein Luft- und Raumfahrtventil, könnte auf einer 5-Achsen-CNC-Maschine hergestellt werden. Oder wir könnten dieses Teil auf einem mehrachsigen CNC-Fräser herstellen, der eine rotierende B-Achse und zwei Spindeln für zwei C-Achsen sowie X-, Y- und Z-Achsen hat. Es gibt auch einen unteren Revolver, der Ihnen eine zweite X- und Z-Achse bietet. So haben Sie mehr Achsen, aber das Teil selbst hat dieselbe Geometrie.
Wie viele Achsen benötigen Sie also für Ihr Unternehmen?
Wie so oft in der Fertigung hängt die Antwort auf diese Frage von Ihrer speziellen Anwendung ab. Sehen Sie sich das folgende Beispiel an:
Eine Turbinenschaufel ist eine Freiformfläche und kann ziemlich komplex sein. Die effizienteste Methode zur Endbearbeitung einer solchen Schaufel ist die Verwendung von 5 Achsen, wobei das Werkzeug spiralförmig um das Schaufelblatt geführt wird. Sie können eine 3-Achsen-Bearbeitung verwenden, wenn Sie die Schaufel in eine Position bringen und dann 3 lineare Achsen zur Oberflächenbearbeitung verwenden, aber das ist normalerweise nicht die effizienteste Methode.
Die Geometrie des Teils zeigt Ihnen, ob Sie eine 3-, 4- oder 5-Achsen-Konfiguration benötigen.
Es ist jedoch wichtig, daran zu denken, dass die Anzahl der benötigten Achsen von mehr als nur einem Teil abhängt. Das Teil bestimmt viel davon, aber dann gibt es auch das, was der Shop erreichen möchte.
Ein Kunde bringt mir vielleicht ein Teil, beispielsweise eine Titanhalterung für die Luft- und Raumfahrt, und ich sage: „Das ist ein perfektes Teil für einen 5-Achsen-CNC-Frästisch“, aber er plant vielleicht, Teile herzustellen, die auf einer unserer Maschinen besser funktionieren würden. Diese Multifunktionsmaschine ist vielleicht nicht so optimiert wie eine 5-Achsen-CNC-Maschine, aber sie bietet dem Kunden vielleicht die Möglichkeit, Dreh-, Wellen- oder Spannfutterarbeiten durchzuführen, die Teil seines langfristigen Plans sind.
Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist der Arbeitsbereich. Welche Teilegröße können Sie maximal in die Maschine einlegen und trotzdem noch Werkzeugwechsel und Teiletransfers durchführen? Sie müssen die Fähigkeiten der CNC-Maschine kennen und wissen, was sie kann und was nicht.
3-Achsen-CNC-Fräser VS. 4-Achsen-CNC-Fräser VS. 5-Achsen-CNC-Fräser.pdf
