Willkommen zu unserem exklusiven CNC-Leitfaden! Heute geht es um das Thema Achsen bei CNC-Maschinen. Du hast dich sicher schon gefragt, wie viele Achsen du für die Hauptspindel benötigst. In der Werbung hört man oft die Begriffe “3D-Bearbeitung” und “5-Achs”. Aber braucht man wirklich 5 Achsen und hat das nur Vorteile?
Drei, vier oder fünf Achsen?
Mit einer 3-Achs-Maschine, den richtigen Spannvorrichtungen und geeigneter Software kannst du bereits viele 3D-Formteile herstellen. Sogar eine Kugel ist möglich! Die meisten 5-Achs-Maschinen können aufgrund der begrenzten Bearbeitungshöhe keine Kugel in einer Aufspannung fräsen.
Vorteile von 5-Achs-Maschinen:
- Jeder Punkt im Bearbeitungsbereich kann in jedem beliebigen Winkel angefahren werden. Du kannst also einen Fingerfräser in jeder gewünschten Form senkrecht zur Werkstückoberfläche einsetzen. Besonders praktisch ist das Positionieren von Bohrern und Sägeblättern in jedem beliebigen Winkel.
- Im Vergleich zu vor 10 Jahren sind 5-Achs-Maschinen heute relativ preisgünstig erhältlich. Bei einigen Modellen beträgt der Preisunterschied zu 4-Achs-Maschinen weniger als 10%. Allerdings können diese 10% mehrere zehntausend Euro ausmachen.
Nachteile von 5-Achs-Maschinen:
- Wenn du hauptsächlich vertikal fräst, solltest du den Kauf einer 5-Achs-Maschine gut durchdenken. Die zusätzlichen Drehgelenke neigen bei höheren Zerspanungskräften zum Nachgeben, was zu Vibrationen und Ungenauigkeiten führen kann. Einige Hersteller haben zwar Systeme entwickelt, um die Drehachsen zu blockieren, wenn mit vertikaler Spindel gearbeitet wird, dennoch ist eine einfache vertikale Spindel immer steifer als eine 5-Achs-Spindel.
- Die Absaughauben von 5-Achs-Spindeln müssen aufgrund der größeren Bewegungsfreiheit weiter von der Spindel entfernt angeordnet sein als bei 3- oder 4-Achs-Spindeln. Dadurch kann die Absaugung möglicherweise schlechter funktionieren und es ist eventuell ein stärkerer Volumenstrom erforderlich, was wiederum Kosten verursacht.
Wenn du abschätzen kannst, dass die Bearbeitung in beliebigen Winkeln nicht erforderlich ist und du gelegentlich einen Sägeschnitt machen möchtest, solltest du wahrscheinlich eine 3-Achs oder 4-Achs Maschine in Betracht ziehen. Die Kosten für den Kauf und die Folgekosten sind niedriger und die Bearbeitungsqualität hängt von weniger Faktoren ab.
Jedoch musst du bedenken, dass der Kauf vieler Aggregate dazu führen kann, dass die Beschaffungskosten einer 4-Achs-Maschine genauso hoch oder höher sind als die einer 5-Achs-Maschine.
Reine 3-Achs-Maschinen sind heute nur noch selten zu finden. Meist handelt es sich dabei um Bohrmaschinen mit zusätzlicher Frässpindel, bei denen Werkzeuge nur vertikal eingespannt werden können. Dennoch ist die Verwendung von Winkelaggregaten auch auf 3-Achs-Maschinen möglich. Eine zusätzliche Drehmomentstütze ermöglicht den Einsatz von Aggregaten in einem festen Winkel, beispielsweise zum Fräsen von Schlosskästen an Türen.
Wenn du jedoch schräge Sägeschnitte oder horizontale Bohrungen in Schrankseiten für Dachschrägen durchführen möchtest, sind 3 Achsen nicht ausreichend. Die vierte Achse (C-Achse) ermöglicht die gesteuerte Positionierung der Drehmomentstütze und somit den Einsatz von Winkelaggregaten in jedem beliebigen Drehwinkel. Beachte, dass die “interpolierende” 4. Achse, also eine während der Bearbeitung drehende Achse, für die Praxis meistens irrelevant ist, außer beim Einsatz eines Kantenanleimaggregates.
… oder doch 4 ½ Achsen?
Vor 10-15 Jahren waren Aggregate, die auf 4-Achs-Maschinen eine 5. Achse ermöglichen, eine äußerst populäre Alternative zu 5-Achs-Maschinen. Da heute jedoch auch 5-Achs-Maschinen im unteren Preissegment erhältlich sind, ist der Marktanteil solcher Aggregate drastisch gesunken. Einige Hersteller haben diese Aggregate aus dem Programm genommen und konzentrieren sich ausschließlich auf die Weiterentwicklung von 5-Achs-Spindeln.
Maschinen mit dieser Technologie verfügen lediglich über 4 angetriebene Achsen, aber eine zusätzliche Schnittstelle ermöglicht den Wechsel auf die C-Achse. Die entsprechenden Aggregate besitzen dieselbe Schnittstelle, über die das Werkzeug im Aggregat geschwenkt werden kann. Wenn das Aggregat gedreht werden soll, wird die C-Achse wie bei jeder anderen 4-Achs-Maschine verwendet. Wenn das Werkzeug im Aggregat geschwenkt werden soll, schaltet der Antrieb der C-Achse auf die zusätzliche Schnittstelle um und schwenkt das Werkzeug.
Eine Sonderform stellt die von Weeke und Benz entwickelte Flex 5 Axis Technologie dar. Bei dieser Technologie verfügt die Maschine tatsächlich über 5 angetriebene Achsen, die die Achsen eines entsprechenden Aggregates steuern. Theoretisch wäre mit diesen Aggregaten ein “echter” 5-Achs-Betrieb möglich, jedoch wurde dies softwaretechnisch nie entwickelt.
Jetzt kennst du alle wichtigen Informationen zu CNC-Maschinen und ihren Achsen! Wir hoffen, dieser Leitfaden hat dir bei der Auswahl der passenden Maschine geholfen. Viel Spaß beim Fräsen und Bearbeiten deiner Werkstücke!
