5-Achsen- vs. 3-Achsen-CNC für die Bearbeitung von Stahlteilen

Bei der Beschaffung oder Konstruktion CNC-Bearbeitung von Stahlteilen , stellen Ingenieure häufig die Frage: Sollen wir eine 3-Achsen- oder eine 5-Achsen-CNC-Maschine verwenden?

Beide Technologien werden in der Stahlbearbeitung weit verbreitet eingesetzt, unterscheiden sich jedoch erheblich hinsichtlich Genauigkeit, Rüstzeit, Kostenstruktur und Gestaltungsfreiheit.

Basierend auf Produktions-Benchmarking, Zeitstudien und Projekten zur Eliminierung von Spannvorrichtungen in Bearbeitungszellen der Automobil-, Energie- und Luft- und Raumfahrtindustrie vergleicht dieser Artikel 5-Achsen- mit 3-Achsen-CNC-Bearbeitung für Stahlteile — und zeigt, welche Option für Ihre Anwendung die bessere ist.

Was ist 3-Achsen-CNC-Bearbeitung?

Eine 3-Achsen-CNC-Maschine bewegt das Werkzeug entlang der X-, Y- und Z-Richtung.

Typische Merkmale:

• Flache oder prismatische Merkmale

• Mehrere Einrichtungen erforderlich für komplexe Teile

• Niedrigerer Stundensatz

• Weit verbreitet

• Hervorragend geeignet für Halterungen, Platten, Blöcke und Gehäuse

Was ist 5-Achsen-CNC-Fräserkennung?

Eine 5-Achsen-Maschine fügt zwei Drehachsen hinzu, wodurch Werkzeug oder Werkstück gekippt werden können.

Typische Merkmale:

• Zugriff auf mehrere Flächen in einer einzigen Einrichtung

• Komplexe Geometrien und schräg verlaufende Bohrungen

• Verringerte Spannmittel-Anforderungen

• Bessere Werkzeugausrichtung

• Höhere Maschinenkosten

• Schneller bei komplexen Teilen

Vergleichsfall aus der realen Produktion

Ein Hydraulik-Verteilerblock-Programm verglich die Bearbeitung derselben Stahlkomponente:

Ergebnis:
Trotz höherer Stundensatzkosten lieferte die 5-Achsen-Bearbeitung 19 % niedrigere Kosten pro Teil aufgrund der Eliminierung von Rüstvorgängen und der Reduzierung von Ausschuss.

Genauigkeit und Toleranzfähigkeit

3-Achsen CNC

• Hohe Genauigkeit in einer einzigen Ausrichtung

• Fehler summieren sich bei mehreren Aufspannungen

• Bezugsebenen müssen erneut festgelegt werden

• Typischer Toleranzstapel bei mehreren Aufspannungen: ±0,02–0,05 mm

5-Achsen CNC

• Bearbeitung in einer einzigen Aufspannung verringert die Bezugsebenenverschiebung

• Kürzere Werkzeuge → geringere Durchbiegung

• Winkelgenauigkeit ist integriert

• Bessere GD&T-Kontrolle

Gewinner bei engen Lage-Toleranzen: 5-Achsen ✅

Produktivität und Zykluszeit

Gewinner für komplexe Bauteile: 5-Achsen ✅

Werkzeuglebensdauer und Oberflächenqualität

die 5-Achsen-Bearbeitung ermöglicht eine optimale Werkzeugausrichtung:

• Konstante Eingriffswinkel

• Vermindertes Regenbogenverhalten (Chatter)

• Kürzere Auskragung

• Bessere Spanabfuhr

Produktionstests zeigten eine Erhöhung der Werkzeuglebensdauer 22–35%bei tiefen Stahlteilen mit Taschen beim Wechsel zu 5-Achsen-Finish-Bearbeitungspfaden.

Kostenbetrachtung: Welche Variante ist wirtschaftlicher?

5-Achsen-Maschinen kosten pro Stunde mehr, doch die Gesamtkosten hängen ab von:

• Anzahl der Aufspannungen

• Komplexität der Armatur

• Ausschuss und Nacharbeit

• Prüfzeit

• Lautstärke

Designfreiheit

5-Achsen-Bearbeitung ermöglicht:

• Unterfertigungen

• Zusammengesetzte Winkel

• Gestaltete Oberflächen

• Turbinenähnliche Formen

• Tiefe Hohlräume ohne lange Werkzeuge

3-Achsen-Bearbeitung ist eingeschränkt, es sei denn, eine erneute Aufspannung wird verwendet.

Nachhaltigkeit und Materialeffizienz

Weniger Aufspannungen bedeuten:

• Weniger Ausschuss

• Material der unteren Vorrichtung

• Reduzierte Prüfschleifen

• Kürzere Lieferzeiten

FAQs: 5-Achsen- vs. 3-Achsen-CNC für Stahl

Ist eine 5-Achsen-Bearbeitung immer genauer?

Nicht grundsätzlich – jedoch führen in der Regel weniger Aufspannungen und kürzere Werkzeuge zu einer besseren Gesamtgenauigkeit.