Was versteht man unter 3-, 4- und 5-Achs-Bearbeitung in der CNC-Technik, und worin unterscheiden sie sich?
3-Achsen-CNC-Bearbeitung
Das 3-Achs-CNC-Fräsen zählt nach wie vor zu den gängigsten und am weitesten verbreiteten Bearbeitungsverfahren. Bei der 3-Achs-Bearbeitung bleibt das Werkstück stationär, während ein rotierendes Werkzeug entlang der X-, Y- und Z-Achse schneidet. Dies ist eine relativ einfache Form der CNC-Bearbeitung, die sich für die Herstellung von Bauteilen mit einfachen Strukturen eignet. Sie ist jedoch ungeeignet für die Bearbeitung komplexer Geometrien oder Produkte mit vielen filigranen Komponenten.
4-Achs-CNC-Bearbeitung
Beim 4-Achs-CNC-Fräsen wird eine vierte Achse in die Bewegung des Schneidwerkzeugs integriert, die eine Rotation um die X-Achse ermöglicht. Es gibt nun vier Achsen: X, Y, Z und A (Rotation um die X-Achse). Die meisten 4-Achs-CNC-Maschinen ermöglichen zudem die Werkstückrotation, die sogenannte B-Achse, wodurch die Maschine sowohl als Fräsmaschine als auch als Drehmaschine eingesetzt werden kann.
Beim Bohren von Löchern an der Seite eines Werkstücks oder an der gekrümmten Oberfläche eines Zylinders ist die 4-Achs-CNC-Bearbeitung die optimale Lösung. Sie beschleunigt den Bearbeitungsprozess erheblich und gewährleistet gleichzeitig eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit.
5-Achs-CNC-Bearbeitung
Die 5-Achs-CNC-Fräsbearbeitung verfügt im Vergleich zur 4-Achs-CNC über eine zusätzliche Drehachse. Die fünfte Achse rotiert um die Y-Achse, auch B-Achse genannt. Bei manchen Maschinen rotiert auch das Werkstück; diese Funktion wird mitunter als B- oder C-Achse bezeichnet.
Aufgrund ihrer hohen Vielseitigkeit wird die 5-Achs-CNC-Bearbeitung zur Herstellung komplexer Präzisionsbauteile eingesetzt. Beispiele hierfür sind medizinische Prothesen oder Skelettkomponenten, Luft- und Raumfahrtteile, Titanbauteile, Teile für Öl- und Gasmaschinen sowie Militärprodukte.
Vergleich: 3-Achs-, 4-Achs- und 5-Achs-CNC-Bearbeitung
| Achsentyp | 3-Achsen | 4-Achsen | 5-Achsen |
| Bearbeitbare Oberflächen | 1–2 primäre Gesichter | Mehrere Seitenflächen | Nahezu alle Gesichter in einem einzigen Setup |
| Fähigkeit zur Bearbeitung von abgewinkelten/gebogenen Oberflächen | Abgewinkelte Elemente erfordern mehrere Einstellungen; gekrümmte Oberflächen sind begrenzt | Fähig zur Bearbeitung von Winkelflächen in einer Drehrichtung | Ideal für komplexe Freiformflächen und Mehrwinkelmerkmale |
| Präzision | Medium | Hoch | Sehr hoch |
| Kostenniveau | Niedrig | Medium | Hoch |
| Geeignete Teilearten | Standardkomponenten, Halterungen, Platten, einfache Hohlräume | Teile mit umlaufenden Bohrungen, seitlichen Merkmalen, Gehäusen | Bauteile für die Luft- und Raumfahrt, Laufräder, medizinische Implantate, Komponenten mit komplexer Geometrie |
3-Achs-Werkzeugmaschinen bieten niedrige Kosten und hohe Vielseitigkeit und eignen sich daher für grundlegende Bearbeitungsvorgänge.
4-Achs-Werkzeugmaschinen zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, Mehrflächenbearbeitung und die Vorbearbeitung komplexer Oberflächen zu realisieren.
5-Achs-Werkzeugmaschinen stellen die Spitze der High-End-Fertigung dar und eignen sich ideal für die Bearbeitung hochpräziser, komplexer Kurvenbauteile. Die Auswahl sollte auf einer umfassenden Bewertung der Bauteilkomplexität, der Präzisionsanforderungen und der Budgetvorgaben basieren.