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Was ist eine 5-Achsen-Bearbeitung?

Während immer mehr fortgeschrittene Bearbeitungsverfahren die Fertigungsindustrie im Sturm erobern, zögern einige Betriebe, den Sprung hin zur 5-Achsen-Bearbeitung zu wagen. Für diejenigen, die in einer vom Fortschritt dominierten und bestimmten Welt erfolgreich bestehen wollen, kann das Ignorieren von 5-Achsen-Bearbeitungsstrategien allerdings einen hohen monetären Verlust bedeuten.

Was ist eine 5-Achsen-Bearbeitung?

Der Begriff 5-Achsen-Bearbeitung bezieht sich auf eine Art der mehrachsigen subtraktiven Fertigung bei der sich die Maschine, auf der das Material bearbeitet wird, in fünf Achsen bewegen kann. Bei der Bearbeitung bestimmt die Anzahl der Achsen, die eine Maschine verwendet, die unterschiedlichen Richtungen, in die sich entweder ihr Werkzeug oder ihr Tisch bewegen kann. Jede CNC-Fräsmaschine verwendet drei Hauptachsen: X, Y und Z, bzw. links-rechts, vor-zurück und auf-ab. Eine 3-Achsen-Maschine kann nur diese drei linearen Achsen verwenden. Eine 5-Achsen-Maschine kann jedoch zwei zusätzliche Achsen verwenden: A und B. Die A-Achse beschreibt die Bewegung (oder Rotation) um die X-Achse, während sich die B-Achse auf die Bewegung um die Y-Achse bezieht.

Worin bestehen die Unterschiede zwischen der simultanen 5-Achsen-Bearbeitung und der 3+2-Achsen-Bearbeitung?

Bei der 5-Achsen-Bearbeitung kann sich das Werkzeug oder der Tisch der Maschine gleichzeitig in Richtung aller fünf zuvor genannten Achsen bewegen. Dadurch sind bei dieser Form der Bearbeitung keine mehrfachen Aufspannungen/Einrichtungen erforderlich. Das Werkzeug kann jede Seite des Werkstücks, die nicht auf dem Tisch aufliegt, bearbeiten. Hierzu passt das Werkzeug die Position und den Winkel an.

Bei der 3+2-Bearbeitung (auch positionsbezogene 5-Achsen-Bearbeitung genannt) wird ein 3-Achsen-Fräsprogramm ausgeführt, während das Bearbeitungswerkzeug in einer stationären, geschwenkten Position entlang der Rotationsachsen (A und B) einer 5-Achsen-Maschine arretiert ist. Das Werkzeug wird nicht kontinuierlich in Richtung der Rotationsachsen bewegt, um neue Winkel zu erreichen, wie es bei der 5-Achsen-Bearbeitung der Fall wäre, sondern es kann in Winkeln fixiert werden, die bei einer 3-Achsen-Bearbeitung unmöglich wären. Das Verfahren ist im Wesentlichen eine Mischung aus 3-Achsen- und 5-Achsen-Bearbeitung, und eignet sich vor allem dann, wenn Programmierer keine echte 5-Achsen-Bearbeitung durchführen können, aber kürzere Werkzeuge verwenden und übermäßige Aufspannungen/Einrichtungen vermeiden möchten.

Worin bestehen die Vorteile?

Jeder Betrieb, in dem Werkstücke auf mehr als einer Seite bearbeitet werden, kann von der 5-Achsen-Bearbeitung profitieren. Wie bei der 3+2-Bearbeitung wird auch bei der 5-Achsen-Bearbeitung die Anzahl der für ein Teil erforderlichen Aufspannungen/Einrichtungen reduziert, jedoch mit höherer Effizienz. Die meisten 5-Achsen-Teile können in nur einer oder zwei Aufspannungen bearbeitet werden. Durch die Reduzierung der Rüstvorgänge können Betriebe auch die Möglichkeit von Bedienungsfehlern verringern und Arbeitsstunden einsparen. Außerdem können Maschinenbediener auch kürzere Bearbeitungswerkzeuge verwenden, die höhere Drehzahlen und Vorschübe bei geringerer Werkzeugdurchbiegung ermöglichen, da die Ausrichtung des Fräsers optimiert ist. Dies erspart den Betrieben nicht nur die Anschaffung einer breiteren Werkzeugpalette, sondern verlängert auch die Lebensdauer der vorhandenen Werkzeuge.

Was sind die häufigsten Anwendungen?

Die Anwendungen für die 5-Achsen-Bearbeitung sind so vielfältig wie die Branchen, in denen sie eingesetzt wird. Jeder Betrieb könnte, unabhängig von seiner Größe, von der Bearbeitung sehr komplexer Teile auf einem 5-Achsen-Bearbeitungszentrum profitieren. Im Formenbau eignet sich die 5-Achsen-Bearbeitung perfekt zum Entfernen großer Materialmengen aus tiefen Hohlräumen mit komplizierten Hinterschneidungen und scharfen Ecken.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird die 5-Achsen-Bearbeitung eingesetzt, um bei Werkstücken mit schrägen Flächen und extrem engen Toleranzen eine überragende Oberflächengüte zu erzielen. Für die Automobilindustrie sind die Zeit- und Werkzeugeinsparungen von unschätzbarem Wert. Die medizinische Industrie setzt die 5-Achsen-Bearbeitung zur Herstellung hochkomplexer Werkzeuge und bionischer Teile ein, die auf andere Weise nicht bearbeitet/gefertigt werden könnten.

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