Was ist 5 Achs Fräsen?
Das Verfahren:
5-Achs-Fräsen ist ein fortschrittlicheres Fertigungsverfahren als das 3-Achs-Fräsen, bei dem Material von einem Werkstück durch ein rotierendes Werkzeug mit definierten Schneiden abgetragen wird. Beim 5-Achs-Fräsen erfolgt die Vorschubbewegung entlang der drei linearen Achsen (X, Y und Z) eines kartesischen Koordinatensystems sowie entlang zweier zusätzlicher drehender Achsen (A, B oder C), abhängig von deren Ausrichtung.
Die fünf Achsen sind:
- X-Achse: Die horizontale Achse, die sich in der Längsrichtung der Maschine erstreckt
- Y-Achse: Die horizontale Achse, die sich in der Querrichtung der Maschine erstreckt
- Z-Achse: Die vertikale Achse, die sich in der Höhe der Maschine erstreckt
- A- oder B-Achse: Die vierte Achse, eine rotierende Achse um die X- oder Y-Achse
- B- oder C-Achse: Die fünfte Achse, eine weitere rotierende Achse, die orthogonal zur vierten Achse angeordnet ist und um die Y- oder Z-Achse rotiert
Das 5-Achs-Fräsen kann in zwei Hauptgruppen unterteilt werden:
- Angestelltes 5-Achs-Fräsen:
Bei dieser Methode wird das Bauteil eingeschwenkt, um ohne eine weitere Spannung die Bearbeitung von einer anderen Seite zu ermöglichen. Dies bietet zusätzliche Freiheitsgrade in der Wahl der Bearbeitungsstrategie. Das angestellte 5-Achs-Fräsen ermöglicht eine effizientere Bearbeitung, da weniger Rüstzeit für das Umspannen des Werkstücks erforderlich ist und schwer zugängliche Bereiche besser erreicht werden können. - 5-Achs-Synchron-Fräsen:
Hierbei werden alle fünf Achsen synchronisiert bewegt, um komplexe Geometrien zu erzeugen, die mit anderen spanabhebenden Verfahren nicht herstellbar sind. Typische Vertreter dieser Geometrien sind Flügelräder, Turbinenschaufeln und Wurmlochbohrungen.
Der Vergleich zum 3-Achs-Fräsen:
Durch die Verwendung von fünf Achsen beim Fräsen können Hersteller komplexere und präzisere Teile fertigen, die mit herkömmlichen 3-Achs-Fräsmaschinen schwer oder unmöglich herzustellen wären. Die zusätzlichen Achsen ermöglichen es passgenaue Bearbeitungsstrategien einzusetzen, wodurch der Werkzeugverschleiß reduziert und die Oberflächenqualität verbessert wird. Außerdem führt die höhere Flexibilität des 5-Achs-Fräsens zu kürzeren Produktionszeiten und effizienteren Fertigungsabläufen.
Vorteile 5 Achs Fräsen
Das 5-Achs-Fräsen bietet im Vergleich zum 3-Achs-Fräsen eine Reihe von Vorteilen, die insbesondere bei der Herstellung von komplexen Geometrien und Präzisionsteilen zum Tragen kommen. Einige der wichtigsten Vorteile sind:
- Weniger manuelle Eingriffe:
Beim 5-Achs-Fräsen wird die Anzahl manueller Eingriffe bei der Herstellung von Bauteilen, die mehr als zwei Bearbeitungsrichtungen erfordern, reduziert. Dadurch wird der Produktionsprozess effizienter gestaltet und die Bearbeitungszeiten verkürzt. - Größere Freiheit bei der Wahl der Bearbeitungsabfolge:
Der Programmierer hat beim 5-Achs-Fräsen mehr Freiheit bei der Auswahl der Bearbeitungsabfolge, was zu einer optimierten Genauigkeit und/oder kürzeren Laufzeiten führen kann, wenn es geschickt eingesetzt wird. - Herstellung von Geometrien, die mit 3-Achs-Fräsen nicht oder nur mit unvertretbarem Aufwand realisierbar sind:
Das 5-Achs-Fräsen ermöglicht die Fertigung von hochpräzisen Konturen und komplexen Geometrien, die mit 3-Achs-Fräsen nicht oder nur mit erheblichem Aufwand herstellbar wären. - Verbesserte Oberflächenqualität:
Die Möglichkeit, das Werkzeug in verschiedenen Winkeln zur Werkstückoberfläche zu positionieren, ermöglicht eine bessere Bearbeitung von schwer zugänglichen Bereichen und die Erzeugung von hochpräzisen Konturen. Durch die optimale Positionierung des Werkzeugs beim 5-Achs-Fräsen wird die Oberflächenqualität der hergestellten Teile verbessert. - Reduzierter Werkzeugverschleiß:
Da das Werkzeug beim 5-Achs-Fräsen besser an die Werkstückoberfläche angepasst werden kann, kommt es zu einer gleichmäßigeren Druck- und Kraftverteilung während des Zerspanungsprozesses. Dies führt zu einer geringeren Belastung des Werkzeugs und somit zu einem reduzierten Werkzeugverschleiß und einer längeren Lebensdauer der Werkzeuge.
Insgesamt bietet das 5-Achs-Fräsen erhebliche Vorteile gegenüber dem 3-Achs-Fräsen, wie effizientere Fertigungsprozesse, eine größere Flexibilität bei der Auswahl der Bearbeitungsabfolge und -strategie, eine verbesserte Oberflächenqualität und die Fähigkeit, komplexe Geometrien herzustellen, die mit herkömmlichen 3-Achs-Fräsmaschinen schwer oder unmöglich zu realisieren wären.