3-as, 4-as en 5-as CNC-bewerking: Belangrijkste verschillen uitgelegd

„Onderdelencomplexiteit, bewerkingssnelheid, nauwkeurigheid en algehele productieflexibiliteit hangen sterk af van het aantal assen waarover het snijgereedschap kan bewegen”?

In de productie komen CNC-machines met variërende ascapaciteiten: 2-as, 3-as, 5-as, 9-as, of zelfs 12-as. Echter, tot 5-as machines zijn de meest voorkomende. Dit kan u verwarren over welke u het beste kunt gebruiken voor optimale resultaten, met de kosten binnen uw budget. U heeft dus een diepgaand begrip nodig van de verschillen tussen 3, 4, & 5-as frezen.

Laten we de voor- en nadelen en industriële toepassingen van 3, 4 en 5-as bewerking doorlopen.

Wat betekent 3, 4 en 5-as bewerking?

CNC-machines komen met verschillende bewerkingsas-capaciteiten, 3, 4 en 5 assen zijn de meest voorkomende. Elke as definieert de capaciteit om snijgereedschappen in een bepaalde richting te bewegen.

3-as bewerking betekent dat het gereedschap in 3 lineaire richtingen beweegt: X, Y en Z.

• X-as: Linker naar rechter horizontale richting
• Y-as: Voor naar achter richting
• Z-as: Omhoog en omlaag (verticaal) richting

Eigenlijk dekt een 3-as freesmachine 3-dimensionale richtingen ten opzichte van het stilstaande werkstuk. Het creëert minder ingewikkelde vormen, en als u verschillende zijden van het onderdeel wilt bewerken, is herpositionering vereist.

Bij 4-as freesmachines is er één extra bewegingscapaciteit naast dit: A-as, waar het werkstuk kan roteren om de x-as. Gevolglik kunnen 5-as machines het werkstuk in twee richtingen laten roteren (A & B of C): Om de X-as en Y (of Z) assen, wat meer complexiteit zonder extra opstelling of herpositionering toelaat.

Een 4 of 5-as CNC-frees kan vlak, diepte en contour in één opstelling bewerken, wat het ideaal maakt voor complexe ontwerpen met extreme details. Het kan multi-zijde bewerking uitvoeren, hoekige kenmerken en complexe profielen maken.

Belangrijkste verschillen tussen 3-as, 4-as en 5-as bewerking

Allereerst zijn er verschillende typen CNC-machines, en frezen is er een van. In deze categorie is frezen verder gecategoriseerd op basis van ascapaciteit, zoals 3, 4 en 5-as frezen. Elk heeft verschillende capaciteiten.

Hun opstellingscomplexiteit, bewerkingscapaciteit, CNC-programmering, bediening, kosten, tijdefficiëntie, nauwkeurigheid en onderhoudsvereisten zijn ook verschillend. Het begrijpen van deze verschillen is cruciaal voordat u besluit welke het beste past om uw onderdelen & producten te produceren.

Machine opstelling & Programmering

Omdat bewerkingsassen hoger zijn bij 4 & 5-as freesmachines, zijn ze complexer op te stellen. Ze vereisen nauwkeurig spannen en uitlijning van het werkstukcentrum met de rotatieas. Aan de andere kant heeft een CNC 3-as frees een veel eenvoudigere opstelling. Het vereist echter herklemmen voor multi-vlak frezen.

Bij 3 assen zijn basis G- en M-codes voor lineaire bewegingen voldoende. Maar u hebt complexe en lange codes nodig voor hogere assen, zoals het toevoegen van een nieuwe vaste rotatiehoek na lineair frezen via indexering of continue beweging voor gelijktijdig frezen en roteren.

Operationele complexiteit

Omdat CNC 5-as bewerkingscentra en frezen ingewikkelde programma's omvatten, is het uitdagender om te draaien dan 3-as machines. Kleine fouten in opstelling of code kunnen leiden tot nauwkeurigheidsproblemen en falen. Bovendien is er meer risico op gereedschapsbotsing door het complexe bewerkingspad.

Daarom vereist het bedienen van een 5 of 4-as CNC-frees expert technici en ingenieurs met uitgebreide ervaring.

Productiesnelheid

Omdat 4 en 5-as machines in staat zijn het werkstuk te roteren en materiaal vanaf meerdere hoeken te verwijderen, zijn ze sneller, naast het feit dat ze nauwkeurig zijn. Een enkele machinerun kan met veel verschillende gereedschappen werken en het werk van meerdere kanten tegelijkertijd snijden. Dit continue proces elimineert de meerdere opstellingen en uitlijningen, verschillende gereedschappen bewegen langs vooraf bepaalde paden en verwijderen het materiaal van het werk; terwijl het werk zelf in meerdere zijden roteert, tot de eindvorm bereikt is. Echter, als u alleen één kant van het werk hoeft te bewerken, leveren 3-as freesmachines nog steeds goede productiesnelheid.

Kostenefficiëntie

4-as en 5-as bewerking is duurder dan 3-as CNC-bewerking, maar het is de moeite waard voor toepassingen die hoge niveaus van nauwkeurigheid en precisie voor functionaliteit vereisen. Bijv. complexe kamlobben, helisch gefreeste profielen, etc. Tegenovergesteld, eenvoudige vormen en profielen zijn kosteneffectief en beter te produceren met 3-as machines.

Precisie & Nauwkeurigheid

4 en 5-as bewerkingsoperaties leveren meer nauwkeurige en accurate resultaten voor zowel prototyping als volschaalproductie. Het tolerantieverschil tussen 3, 4 & 5-as CNC-frezen is ongeveer ±0,001″, ±0,001″/±0,01°, en ±0,0005″/±0,008° respectievelijk. Met name, er is een hogere kans op fouten als u 3-as machines gebruikt voor multi-zijde taken, omdat ze herhaaldelijk moeten spannen.

Onderdelen/Producten met complexe ontwerpen

Zoals eerder vermeld, zijn 4 & 5 assen frezen hoogst gewenst om uiterst complexe ontwerpen met details te bewerken. 3-as frezen werkt maar op één kant van het werk tegelijk (2,5D), of vereist heropstelling om een andere kant te vormgeven. Terwijl 3+1 of 3+2 assen werkrotatie & continu frezen toestaan.

• 3-as: Eenvoudige ontwerpen met kenmerken zoals platte profielen, zakken & nuten, verticale gaten, bossen, fasen, getrapte oppervlakken, etc.
• 4-as: Ontwerpen met radiale patronen, spiraal of helisch nuten, zijgaten, hoekige sneden, etc.
• 5-as: Complexe ontwerpen met ingewikkelde kenmerken zoals vrijvormige oppervlakken, ondergesneden, hoekige gaten in meerdere assen, etc.

Oppervlakteafwerkingskwaliteit

5 of 4-as CNC-operaties kunnen fijn & spiegelachtige afwerking bereiken, Ra-waarde tot 0,4 µm. Dit is door optimale gereedschapshoeken, kortere gereedschappen en continue snijden. Aan de andere kant kan 3-as frezen oppervlakken produceren met een minimale ruwheidswaarde van 1,6 µm.

Toepassingen van 3 vs 4 vs 5-as frezen

Het CNC-bewerkingsproces zelf heeft toepassingen in verschillende industrieën ongeacht ascapaciteit. Het enige verschil is dat hogere asmachines gebruikt worden om complexe en cruciale CNC-gebeaide onderdelen te produceren, terwijl lagere assen (zoals 3) voornamelijk gebruikt worden om artikelen te maken die minder kritisch zijn voor precisie en eenvoudige geometrische kenmerken hebben. Bijvoorbeeld, eenvoudige platen en behuizingen voor elektronica zijn kosteneffectief te maken met 3-as CNC, terwijl items zoals aangepaste medische implantaten of vliegtuigmotorcomponenten geproduceerd worden met 5 of zelfs hogere assen CNC vanwege de noodzaak voor hoge nauwkeurigheid.

De volgende tabel illustreert het toepassingsverschil tussen 3, 4 & 5-as CNC-frezen in algemene industrieën met voorbeelden:

Voordelen en nadelen van 3-as frezen

Voordelen

• 3-as CNC is eenvoudig en kosteneffectief; het hoeft niet hoog opgeleide operators en complexe programmering.
• Het doet een uitstekende job met platte oppervlaktebewerking, zoals boren, vlakfrezen, nutten, etc.
• Gereedschapsopstelling is veel eenvoudiger en sneller dan hogere asmachines.
• Het kan gebruikt worden voor multi-zijde bewerking door het werk her te klemmen en het gereedschap aan te passen.

Nadelen

• Het is uitdagend om complexe geometrische kenmerken te vormen met 3-as frezen, zoals diepe kaviteiten, oneffen contouren, hoekige kenmerken en ondergesneden.
• Het heeft een langere cyclus tijd en vergelijkbaar lagere dimensionale nauwkeurigheid

Voordelen en nadelen van 4 & 5-as frezen

Voordelen

• Vier assen staan rotatie van werk om de x-as toe, en vijf assen staan rotatie om X & Y assen toe. Dus hogere flexibiliteit in het freesproces.
• Hogere nauwkeurigheid en consistentie, zelfs voor complexe ontwerpen.
• U kunt alle zijden van het werkstuk bewerken zonder de oriëntatie te veranderen, wat cyclus tijd vermindert en nauwkeurigheid vergroot.
• Het is eenvoudig om hoekige bewerkingsoperaties en complexe contouring uit te voeren.
• Het vermindert opstellings- en fixturekosten omdat u het werk kunt roteren en continu frezen.
• Met name, freesmesjes behouden een optimale contacthoek die helpt superieure oppervlakteafwerkingskwaliteit te bereiken.

Nadelen

• Hoogst opgeleide operators en complexe CAM-modellering zijn vereist om 4 & 5-as frezen te draaien.
• Ze kunnen duur zijn voor eenvoudigere prototypes en producten door hoge machine- & initiële opstellingskosten.
• Productiekosten zijn alleen gerechtvaardigd voor industriële-graden onderdelen & CNC-bewerkingstoepassingen die een hoog niveau van nauwkeurigheid voor functionaliteit vereisen.

Hoe te kiezen tussen 3, 4 en 5-as frezen?

Het kan niet direct beantwoord worden welke het beste is tussen 3, 4 en 5-as frezen. De juiste optie hangt af van de vereiste en de complexiteit van de taak die u wilt bewerken.

Enkele cruciale overwegingen zijn als volgt:

Complexiteit van ontwerp

Eerst overwegen welk type geometrische kenmerken uw ontwerp heeft: Eenvoudige 2.5D en platte kenmerken of complexe kenmerken zoals ondergesneden en oneffen contouren? Als complex, moet u uw onderdeel met hogere assen (4 of 5) frezen bewerken. Bijvoorbeeld, turbinebladen & kunststofmatentools.

Tolerantie en Herhaalbaarheid

Heeft u heel strakke toleranties nodig zoals 0,0005″ voor prestaties & functionaliteit, of zijn algemene toleranties voldoende? Als ja, kunnen 4 & 5-as machines alleen dit leveren met uitstekende consistentie. Anders kies 3-as frezen.

Toepassingsindustrie

Het is ook cruciaal rekening te houden met de industrie waarvoor u produceert. Als de onderdelen/prototypes voor precisie-gevoelige industrieën zoals luchtvaart, medisch of defensie, moet u misschien hogere assen kiezen. Anders kunt u kiezen voor machines met 3 assen.

Productievolume en kosten

Productievolume en kosten hangen met elkaar samen. Vooral bij hogere asbewerking verlagen grote volumes de per-onderdeel productiekosten aanzienlijk. Omdat programmeren, stappen en toolingkosten verdeeld worden over meerdere batches. Voor kleine batches kunt u nog steeds 3-as freesmachines gebruiken door de opstelling aan te passen, zelfs voor ontwerpen met een matige complexiteit.

Meervoudige-as bewerkingsservices bij RapidDirect

Als uw ontwerp klaar is en u niet zeker weet welke freesmachine de gewenste resultaten kan leveren tegen de beste prijzen. U kunt vergelijkende offertes krijgen door uw ontwerp hier te uploaden. Bij RapidDirect bieden we niet alleen CNC-bewerkingsservices, maar helpen u ook de juiste bewerkingsmethode te kiezen en uw projectbudget te optimaliseren.

Daarnaast hebben we een eigen bewerkingsfaciliteit met 3, 4, 5, 6 en zelfs hogere-as freesmachines die complexe 3D-modellen in realiteit kunnen omzetten met uiterste precisie. Onze ingenieurs en operators hebben meer dan een decennium ervaring in meervoudige-as bewerking die u kunt benutten voor het succes van uw CNC-bewerkingsprojecten.