Die meisten Menschen denken, dass 3-Achsen-CNC-Bearbeitung ausreicht. Aber wenn Sie abgewinkelte Bohrungen, komplexe Oberflächen oder einen besseren Zugang zu kniffligen Merkmalen benötigen, reicht die 3-Achsen-Bearbeitung einfach nicht aus. Hier kommt die 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung ins Spiel. Diese Methode ermöglicht eine präzise Bearbeitung in festen Winkeln, wodurch sich die Einrichtzeiten verringern und die Genauigkeit erhöht wird.
Es löst viele gängige Probleme - weniger Vorrichtungen, weniger Einrichten, mehr Genauigkeit. Jetzt wollen wir sehen, wie es funktioniert.
Was ist 3+2 Achsen CNC-Bearbeitung?
Bei der 3+2-Bearbeitung oder der positionellen 5-Achsen-Bearbeitung wird das Werkstück mit zwei Rotationsachsen in eine bestimmte Position gedreht. Nach der Fixierung führt das Werkzeug die Zerspanung mit drei Achsen aus. Die Drehachsen bewegen sich nicht während des eigentlichen Schneidens. Sie bewegen sich nur, bevor der Schnitt beginnt, um das Teil zu positionieren.
So kann das Werkzeug die Merkmale im richtigen Winkel treffen, ohne dass umständliche Einstellungen oder spezielle Spannvorrichtungen erforderlich sind. Dies ist nützlich für Bohrungen an schrägen Flächen, tiefen Taschen und komplexen Konturen.
Rotationsachsen erklärt (A- und B-Achse)
Die A-Achse dreht sich um die X-Achse. Die B-Achse dreht sich um die Y-Achse. Diese Bewegungen kippen das Teil nach vorne, hinten oder zur Seite.
Durch die Kombination von A und B kann die Maschine das Teil in fast jedem Winkel fixieren. So können Oberflächen erreicht werden, die bei einer flachen Einrichtung blockiert wären.
Der Drehtisch oder -kopf stellt die Position ein und bleibt während der Bearbeitung verriegelt. Dies macht die Einrichtung stabiler als das komplette 5-Achsen-Fräsen.
Feste Winkelpositionierung vs. kontinuierliche Bewegung
Bei der 3+2-Bearbeitung bewegen die Drehachsen das Werkstück in einen bestimmten Winkel und halten dann an. Die Maschine schneidet, während das Teil fixiert bleibt. Dies wird als positionale oder indexierte Bearbeitung bezeichnet.
Bei der 5-Achs-Vollbearbeitung bewegen sich die Drehachsen, während das Werkzeug schneidet. Dies ist eine kontinuierliche Bearbeitung. Sie ermöglicht glattere Oberflächen und komplexere Formen.
Eine feste Positionierung ist jedoch stabiler. Außerdem werden Vibrationen und die Durchbiegung des Werkzeugs reduziert, was die Lebensdauer des Werkzeugs verlängert und die Genauigkeit verbessert. Es ist ideal, wenn Sie keine gekrümmten Oberflächen benötigen, aber dennoch Zugang zu schwierigen Winkeln haben müssen.
Wie sich 3+2 von 3-Achsen und 5-Achsen unterscheidet？
In einem 3-Achsen-Maschinebewegt sich das Werkzeug in X-, Y- und Z-Richtung. Es kann geneigte Oberflächen nicht erreichen, es sei denn, das Teil wird manuell neu positioniert. Dies schränkt den Zugang und die Präzision ein.
Bei der 5-Achs-Komplettbearbeitung werden alle fünf Achsen - X, Y, Z, A und B - gleichzeitig verwendet. Das Werkzeug und das Werkstück können sich während des Schneidens gemeinsam bewegen. Auf diese Weise entstehen komplexe Formen in einem Durchgang. Es ist jedoch teurer und erfordert tiefere Programmierkenntnisse.
3+2 liegt dazwischen. Sie fräst nicht mit allen fünf Achsen auf einmal. Es werden nur die beiden Drehachsen verwendet, um das Teil in einen Winkel zu bringen, und dann wird mit drei Achsen gefräst. Das senkt die Kosten und die Komplexität und bietet gleichzeitig einen besseren Zugang als 3-Achsen.
Wie funktioniert die 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung?
Bei der 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung wird das Teil geschwenkt, fixiert und dann wie ein normaler 3-Achsen-Auftrag bearbeitet. Damit haben Sie die Reichweite und Flexibilität von Fünf-Achsen-Einrichtungen, aber mit einfacherer Programmierung und geringerem Risiko.
Schritt-für-Schritt-Prozess der Bearbeitung eines Teils
- Entwerfen Sie das Teil in CAD, einschließlich aller abgewinkelten oder schwer zugänglichen Merkmale.
- Importieren Sie das Modell in die CAM-Software. Legen Sie die Werkzeugausrichtung für jede Fläche oder jedes Feature fest.
- Wählen Sie den Winkel für die Drehachsen (A und B), um das Teil korrekt auszurichten.
- Sperren des Teils in dieser festen Neigungsposition. Die Maschine tut dies mit Hilfe des Drehtisches oder -kopfes.
- Ausführen des Bearbeitungszyklus mit einer Standard-Drei-Achsen-Bewegung. Das Werkzeug bewegt sich in X-, Y- und Z-Richtung, um das Feature zu schneiden.
- Falls erforderlich, neu positionieren. Wenn mehrere schräge Flächen vorhanden sind, dreht die Maschine das Teil erneut und wiederholt den Vorgang.
Die Rolle der CAM-Software bei der Erzeugung von Werkzeugwegen
Die CAM-Software spielt eine Schlüsselrolle. Sie definiert die Winkel für die Drehachsen und erstellt die Werkzeugwege für die Drei-Achsen-Bewegung. Die Software führt die mathematischen Berechnungen durch, um das Werkzeug korrekt an jeder Oberfläche auszurichten.
Moderne CAM-Systeme unterstützen 3+2-Strategien. Sie können mehrere Orientierungen in einem Programm einrichten. Jede Orientierung erhält ihren Werkzeugweg. Die Maschine arbeitet sie nacheinander ab.
Dies reduziert die Programmierzeit und verbessert die Konsistenz. Außerdem hilft es, Kollisionen zu vermeiden, indem es die Positionen von Werkzeug und Werkstück vor dem Schneiden simuliert.
Anforderungen an die Maschineneinrichtung und die Werkstückaufnahme
Das Rüsten für die 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung erfordert eine stabile Aufspannung. Das Werkstück muss beim Kippen und Schneiden sicher gehalten werden. Jede Bewegung kann zu Fehlern oder Schäden führen.
Die meisten Maschinen verwenden einen schwenkbaren Drehtisch oder einen schwenkbaren Kopf. Die Einrichtung muss einen uneingeschränkten Zugang zum Werkstück ermöglichen, ohne es zu behindern. Die Spannvorrichtungen sollten kompakt sein und den Werkzeugweg nicht blockieren.
Verwenden Sie bei Bedarf weiche Backen oder spezielle Spannvorrichtungen. Die Genauigkeit hängt von der Maschine ab und davon, wie gut das Teil während der Drehung gehalten wird.
Vorteile der 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung
Die 3+2-Bearbeitung bietet Ihnen eine bessere Reichweite, weniger Aufspannungen und gleichmäßigere Ergebnisse. Es ist eine kluge Wahl, wenn Sie abgewinkelte Merkmale benötigen, aber nicht die Kosten oder die Komplexität kompletter Fünf-Achsen-Systeme wollen.
Komplexere Teile einfach gemacht
Die 3+2-Bearbeitung erreicht Winkel, die 3-Achsen-Maschinen nicht erreichen können. Sie schneidet komplexe Formen in einer Aufspannung. Sie müssen sich nicht mehr mit ungünstigen Werkstückpositionen oder mehreren Spannvorrichtungen herumschlagen.
Bessere Präzision, glattere Oberflächen
Der feste Winkel bedeutet weniger Vibrationen und gleichmäßigere Schnitte. Die Teile werden präziser und mit saubereren Oberflächen hergestellt. Sie verbringen weniger Zeit mit der Nachbearbeitung.
Schnellere Produktion mit weniger Rüstvorgängen
Vergessen Sie das ständige Neupositionieren von Teilen. 3+2-Maschinen bearbeiten Mehrwinkelelemente in einer einzigen Aufspannung. Dies verkürzt Ihre Produktionszeit im Vergleich zur 3-Achsen-Bearbeitung erheblich.
Kostengünstige Alternative zu 5-Achsen
Holen Sie sich 5-Achsen-Fähigkeiten ohne das hohe Preisschild. 3+2-Maschinen sind in der Anschaffung und im Betrieb günstiger. Sie sind perfekt, wenn Sie winklige Schnitte benötigen, aber keine gleichzeitige 5-Achsen-Bewegung benötigen.
Beschränkungen und Herausforderungen
Auch wenn die 3+2-Bearbeitung viele Vorteile bietet, ist sie nicht für jede Aufgabe die perfekte Lösung. Einige Teile oder Merkmale erfordern immer noch eine vollständige fünfachsige Bewegung. Andere wiederum können durch das Werkzeug, die Maschine oder die Einrichtung eingeschränkt sein.
Nicht ideal für die kontinuierliche Konturbearbeitung
Die 3+2-Bearbeitung verwendet eine feste Positionierung. Die Drehachsen kippen das Teil und arretieren es dann in seiner Position. Der Werkzeugweg bleibt in der Standard-Drei-Achsen-Bewegung. Dies funktioniert gut bei flachen Oberflächen oder einfachen Winkeln. Aber es kann nicht kontinuierlich glatten Kurven oder komplexen Konturen folgen, die ihre Richtung ändern.
Werkzeugreichweite und Kollisionsrisiko
Das Kippen des Werkstücks, um eine schräge Fläche zu erreichen, erfordert möglicherweise ein längeres Werkzeug. Längere Werkzeuge können sich verbiegen oder vibrieren, was die Genauigkeit und Oberflächengüte beeinträchtigt. Außerdem ergeben sich bei manchen Winkeln ungünstige Werkzeugwege. Das Risiko, gegen Klemmen, Vorrichtungen oder den Tisch zu stoßen, steigt.
Komplexität von Maschinenkalibrierung und Wartung
3+2-Maschinen verwenden Drehtische oder Schwenkköpfe. Diese müssen regelmäßig kalibriert werden, damit sie auf die Hauptachsen ausgerichtet bleiben. Wenn die Drehachsen an Genauigkeit verlieren, wirkt sich dies auf die gesamte Einrichtung aus. Selbst ein kleiner Fehler im Neigungswinkel kann den Schnitt ruinieren.
Häufige Anwendungen
Die 3+2-Achsen-Bearbeitung eignet sich für Branchen, in denen Präzision und schräge Merkmale wichtig sind. Sie eignet sich gut für Aufgaben, die eine komplexe Geometrie, aber keine vollständige fünfachsige Bewegung erfordern. Hier sind einige wichtige Anwendungsfälle.
Komponenten für die Luft- und Raumfahrt
3+2-Bearbeitung schafft komplexe KlammernHalterungen und Gehege für die Luft- und Raumfahrt. Es bearbeitet die exakten Winkel, die für Flügel- und Triebwerksteile benötigt werden. Das Verfahren gewährleistet enge Toleranzen für kritische Flugteile.
Bearbeitung von medizinischen Geräten
Medizinische Hersteller verwenden 3+2 für präzise Knochenschrauben, Implantatführungen und Diagnosewerkzeuge. Die abgewinkelten Bearbeitungsmöglichkeiten erzeugen die für medizinische Geräte erforderlichen sauberen Kanten und sterilen Oberflächen.
Prototypen für die Automobilindustrie
Automobilingenieure vertrauen auf 3+2 für Prototypen von Getriebegehäusen und Aufhängungskomponenten. Es produziert schnell funktionale Prototypen mit richtig abgewinkelten Merkmalen für Tests.
Präzisionswerkzeuge und Gussformen
Formenbauer profitieren von der Fähigkeit der 3+2, tiefe Kavitäten und komplexe Entformungsschrägen zu bearbeiten. Sie erstellt Spritzgussformen und Druckgusswerkzeuge mit Präzision und reduziert die Polierzeit.
Konstruktion für 3+2 Achsen CNC-Bearbeitung
Eine gute Teilekonstruktion macht die Bearbeitung schneller, einfacher und genauer. Bei der Konstruktion von 3+2-Achsen-Aufbauten müssen Sie berücksichtigen, wie das Teil gekippt wird, wie die Werkzeuge die Oberflächen erreichen und wie Sie riskante Merkmale vermeiden können.
Wichtige Konstruktionsrichtlinien für Ingenieure
Ermitteln Sie zunächst, welche Merkmale einen schrägen Zugang benötigen. Gruppieren Sie sie so, dass sie von der gleichen geneigten Position aus bearbeitet werden können.
Halten Sie kritische Oberflächen in erreichbaren Winkeln. Entwerfen Sie flache Oberflächen, die sich leicht auf eine Drehneigung ausrichten lassen. Vermeiden Sie Konstruktionen, die ständige Winkeländerungen erfordern.
Planen Sie mit Standardwerkzeuglängen. Platzieren Sie die Hauptmerkmale nicht zu tief im Teil oder zu weit von der Vorrichtungsbasis entfernt.
Minimieren Sie scharfe Innenecken. Verwenden Sie Radien, die den Standardfräsergrößen entsprechen, um Werkzeugverschleiß und Bearbeitungszeit zu reduzieren.
Vermeidung von Hinterschneidungen und Werkzeuginterferenzen
Vermeiden Sie Merkmale hinter Wänden oder unter Oberflächen, es sei denn, Sie verfügen über Spezialwerkzeuge. Standard-Schaftfräser können Hinterschneidungen nicht erreichen, es sei denn, Sie planen, das Teil zu kippen.
Prüfen Sie beim Kippen auf mögliche Kollisionen zwischen dem Werkzeug, der Spindel und dem Werkstück. Verwenden Sie CAM-Software, um die Werkzeugwege aus jedem Winkel zu simulieren.
Entwerfen Sie Spannvorrichtungen so, dass sie nicht in den Schneidbereich gelangen. Schlanke, kompakte Spannvorrichtungen und kundenspezifische weiche Backen reduzieren Störungen beim Kippen des Teils.
Tolerierung und Maßplanung
Sie müssen wissen, welche Elemente in der gleichen Ausrichtung bearbeitet werden sollen. Gruppieren Sie diese Merkmale unter demselben Toleranzfeld.
Vermeiden Sie die Anwendung enger Toleranzen für verschiedene Winkelflächen. Änderungen in der Neigung des Teils können zu Ausrichtungsverschiebungen führen. Es ist schwieriger, enge Toleranzen über mehrere Positionen hinweg einzuhalten.
Verwenden Sie GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing), um zu kontrollieren, wie das Teil gemessen werden soll. Vergewissern Sie sich, dass Ihre Toleranzen dem entsprechen, was in 3+2-Konfigurationen realistisch ist.
Schlussfolgerung
Die 3+2-Achsen-CNC-Bearbeitung kombiniert die Einfachheit der 3-Achsen-Bearbeitung mit der zusätzlichen Flexibilität von zwei Drehachsen mit festem Winkel. Sie ermöglicht es, Teile in einer einzigen Aufspannung zu schwenken und aus mehreren Winkeln zu bearbeiten. Dies ist eine kostengünstige und praktische Lösung für komplexe Aufgaben, die keine vollständige Fünf-Achsen-Bewegung erfordern.
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Hey, ich bin Kevin Lee
In den letzten 10 Jahren bin ich in verschiedene Formen der Blechbearbeitung eingetaucht und teile hier coole Erkenntnisse aus meinen Erfahrungen in verschiedenen Werkstätten.
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Kevin Lee
Ich verfüge über mehr als zehn Jahre Berufserfahrung in der Blechverarbeitung und bin auf Laserschneiden, Biegen, Schweißen und Oberflächenbehandlungstechniken spezialisiert. Als Technischer Direktor bei Shengen bin ich bestrebt, komplexe Fertigungsherausforderungen zu lösen und Innovation und Qualität in jedem Projekt voranzutreiben.
