Sie können nur drei Seiten eines Teils bearbeiten? Mehrfache Aufspannungen sind furchtbar langsam und führen zu kostspieligen Fehlern. Eine 4. Achse löst dieses Problem, indem sie Ihr Teil für Sie dreht.

Eine 4. Achse auf einem vertikalen Bearbeitungszentrum ist eine Drehachse, in der Regel eine A-Achse, die das Werkstück dreht. Dadurch kann die Maschine in einer Aufspannung auf mehrere Seiten eines Werkstücks zugreifen, was komplexe Schnitte wie spiralförmige Nuten und mehrseitige Merkmale ohne manuelles Umspannen ermöglicht.

Viele kleine Werkstätten verändern mit dieser einen Aufrüstung ihre Möglichkeiten vollständig. Es ist, als würde man von einer einfachen Bohrmaschine zu einem Multitool wechseln. Damit eröffnet sich eine ganz neue Welt von Teilen, die Sie herstellen können. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass nicht alle Drehachsen gleich sind. Einige "indexieren" einfach oder drehen das Teil in eine neue Position, die bearbeitet werden soll. Andere bieten eine "echte" 4-Achsen-Bewegung, bei der das Teil kontinuierlich gedreht wird, während das Werkzeug schneidet. Im Folgenden wird erläutert, was eine 4. Achse ist und was sie für Sie tun kann.

Was sind die Unterschiede zwischen einem Indexierungstisch und einer Spindelkopfrotation?

Verwirrt von all den verschiedenen Drehachsentypen? Die Wahl der falschen Konfiguration kann die zukünftige Leistungsfähigkeit Ihrer Maschine einschränken. Lassen Sie uns die beiden wichtigsten Möglichkeiten für eine vierte Achse auf einer VMC klären.

Der Hauptunterschied liegt im Ort und in der Funktion. Ein Rundschalttisch sitzt auf dem Maschinenbett und dreht das Werkstück, um es in der Regel vor einem Schnitt zu positionieren. Ein rotierender Spindelkopf ist Teil der Spindelbaugruppe selbst und dreht das Werkzeug, nicht das Werkstück.

Diese Unterscheidung ist sehr wichtig, weil sie sich auf die Art der Arbeit auswirkt, die Sie verrichten können. Die meisten der 4-Achsen-Maschinen¹ Ich sehe, dass in Werkstätten ein Drehtisch verwendet wird. Das ist eine vielseitige und gängige Methode, um die Rotationsfähigkeit zu erhöhen. Bei einem Rundschalttisch dreht die Maschine das Teil in einen bestimmten Winkel, arretiert es und beginnt dann mit dem Schneiden. Ein rotierender Spindelkopf ist eine integriertere und oft steifere Lösung, die jedoch die grundlegende Mechanik der Maschine verändert. Er bewegt das Werkzeug um das Werkstück herum, was für bestimmte Hochpräzisionsarbeiten ideal ist. Der eine bewegt das Teil zum Werkzeug, um es zu positionieren, und der andere bewegt das Werkzeug um das Teil, um es zu schneiden.

Die wichtigsten Unterschiede auf einen Blick

Merkmal	4-Achsen-Rundtisch	Drehung des Spindelkopfes2
Standort	Wird auf dem Hauptarbeitstisch der Maschine montiert.	Integriert in die Spindelbaugruppe.
Was rotiert	Das Werkstück.	Das Schneidewerkzeug.
Primäre Verwendung	Indexieren von Werkstückseiten, Bearbeiten von Winkelbohrungen und Schneiden von Umschlingungsmerkmalen an kastenförmigen Teilen.	Direkte Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen und abgewinkelter Merkmale ohne Verschieben des Werkstücks.
Am besten für	Verbesserung der Effizienz bei Teilen, die mehrseitig bearbeitet werden müssen; eine kosteneffektive und vielseitige Aufrüstung.	Hochpräzise Bearbeitung komplexer räumlich gekrümmter Oberflächen, bei denen die Spindelsteifigkeit entscheidend ist.

Welche komplexen Formen kann eine 4-Achsen-Maschine bearbeiten?

Sind Sie auf Ihrer 3-Achsen-Maschine auf einfache, blockartige Teile beschränkt? Die rentabelsten Aufträge erfordern oft komplexe Formen. Mit einer 4. Achse können Sie diese komplizierten Merkmale einfach und effizient bearbeiten.

Eine 4. Achse ermöglicht die Bearbeitung von Formen, die sich um einen Zylinder herum erstrecken. Dazu gehören schrägverzahnte Zahnräder, Schraubengewinde, Schnecken, Nockenwellen und alle Teile, die Merkmale auf mehreren abgewinkelten Flächen erfordern, und das alles in einem einzigen Spannvorgang.

In dem Moment, in dem Sie die Rotationsachse hinzufügen, erweitern sich Ihre Möglichkeiten dramatisch. Anstatt nur links-rechts, vorwärts-rückwärts und oben-unten zu bewegen, können Sie das Teil jetzt drehen. Dieser einfache Zusatz ist ein entscheidender Faktor. Ich erinnere mich an einen Kunden, der Ventilgehäuse herstellte. Er benötigte drei separate Aufspannungen auf seiner 3-Achsen-Maschine, um ein Teil zu bearbeiten. Nach dem Hinzufügen einer 4. Achse³Sie haben alles in einer einzigen Aufspannung gemacht. Die Produktionszeit halbierte sich, und die Genauigkeit stieg erheblich, weil die Fehler beim Umspannen wegfielen. Das ist die wahre Stärke der 4. Achse. Sie können Teile mit komplexen zylindrischen Konturen herstellen, wie Kolben und Nocken, oder Teile, die Merkmale auf vielen verschiedenen Flächen benötigen, wie Laufräder oder Motorgehäuse.

Neue Geometrien erschließen

• Spiralförmige und spiralförmige Merkmale: Dies ist der Punkt, an dem eine echte 4. Achse wirklich glänzt. Sie kann spiralförmige Nuten, Schnecken und Gewinde erzeugen, indem sie die Drehung des Werkstücks mit der linearen Bewegung der Maschine synchronisiert.
• Prismatische Teile mit mehreren Gesichtern: Dies ist ein enormer Effizienzgewinn. Bei einem kastenförmigen Teil können Sie die Oberseite und alle vier Seiten bearbeiten, ohne es jemals aus der Einspannung zu lösen. Die 4. Achse dreht das Teil einfach, um dem Werkzeug jede neue Seite zu präsentieren.
• Zylindrische Konturen⁴: Sie ermöglicht die Bearbeitung von Teilen wie Nockenwellen und Teilen mit umlaufenden Taschen oder Nuten. Die Rotationsachse passt den Winkel des Werkstücks relativ zum Schneidwerkzeug kontinuierlich an.

Kann eine 4. Achse zu einem bestehenden 3-Achsen-VMC hinzugefügt werden?

Sie wollen 4-Achsen-Funktionen, ohne eine neue Maschine zu kaufen? Die Kosten für eine neue VMC können enorm sein. Die gute Nachricht ist, dass Sie oft aufrüsten können, was Sie bereits besitzen.

Ja, eine 4. Achse kann in der Regel zu einer bestehenden 3-Achsen-VMC hinzugefügt werden, sofern das Steuerungssystem der Maschine eine zusätzliche Achse unterstützen kann. Dazu muss ein Drehtisch auf dem VMC-Bett installiert und sein Antriebs- und Steuerungssystem integriert werden.

Der Kauf einer brandneuen, werkseitig integrierten 4-Achsen-Maschine ist großartig, aber eine große Investition. Das Nachrüsten einer vorhandenen Maschine bietet die meisten Vorteile zu einem Bruchteil der Kosten. Der Schlüssel liegt darin, sicherzustellen, dass die Steuerung Ihrer Maschine die Kapazität für einen weiteren Achsantrieb hat. Die meisten modernen Steuerungen können das. Die Installation selbst ist für einen qualifizierten Techniker einfach. Sie schrauben die Drehtischeinheit an die T-Nuten Ihrer Maschine, verlegen die Kabel zum Schaltschrank und konfigurieren dann die CNC-Steuerung so, dass sie die neue Achse erkennt und steuert. Das ist ein sehr praktischer Weg, um die Möglichkeiten Ihrer Werkstatt zu erweitern.

Schlüsselfaktoren für ein Upgrade

1. Kontrolle der Kompatibilität⁵: Dies ist der wichtigste Schritt. Sie müssen überprüfen, ob die CNC-Steuerung Ihrer Maschine eine vierte Achse physisch und logisch unterstützen kann.
2. Mechanische Installation⁶: Der Drehtisch muss auf das Bett Ihrer Maschine passen, ohne deren Verfahrwege zu beeinträchtigen. Er muss festgeschraubt und sorgfältig ausgerichtet werden.
3. Elektrische Integration: Ein Techniker schließt den Servomotor des Rundtisches an einen Ersatzachsantrieb im Schaltschrank Ihrer Maschine an.
4. Software und Parametereinstellungen: Der letzte Schritt besteht darin, die Parameter in der Steuerung so einzustellen, dass sie die richtigen Bewegungsbefehle senden und die Positionsrückmeldung lesen kann. Ihre CAM-Software benötigt außerdem einen Postprozessor, der 4-Achsen-Code ausgeben kann.

Wann sollte eine Werkstatt auf eine 4. Achse anstelle einer 5-Achsen-VMC aufrüsten?

Sie wissen, dass Sie mehr als 3 Achsen benötigen, aber wie weit sollten Sie gehen? Der Sprung von einer 4-Achsen- zu einer 5-Achsen-Maschine ist sowohl von der Leistungsfähigkeit als auch von den Kosten her gewaltig, daher ist die richtige Wahl entscheidend.

Rüsten Sie auf eine 4-Achsen-Maschine auf, wenn Ihr Hauptziel darin besteht, die Rüstzeiten bei prismatischen Teilen zu reduzieren oder Merkmale um eine einzige Drehachse zu bearbeiten. Wählen Sie eine 5-Achsen-Maschine, wenn Sie komplexe, organische Oberflächen bearbeiten müssen, bei denen das Werkzeug gleichzeitig schwenken muss.

Ich unterhalte mich ständig mit Ladenbesitzern über dieses Thema. Alle sind fasziniert von 5-Achsen-Bearbeitung⁷aber offen gesagt, brauchen die meisten Werkstätten das nicht. Eine 4. Achse löst das größte Problem der meisten Werkstätten: die Reduzierung der Rüstzeiten. Sie ermöglicht es, vier oder fünf Seiten eines Teils in einem Arbeitsgang zu bearbeiten. Eine echte 5-Achsen-Maschine fügt eine weitere Rotationsachse hinzu, in der Regel durch Schwenken des Werkzeugs oder des Tisches. Dies ist wichtig für Werkstücke, bei denen das Werkzeug die Oberfläche aus unendlich vielen Winkeln anfahren muss, wie z. B. bei der Bearbeitung der komplexen Schaufeln eines Laufrads oder eines Propellers. Diese unglaubliche Fähigkeit geht jedoch mit einem steilen Anstieg der Maschinenkosten, der Programmierkomplexität und des Qualifikationsniveaus des Bedieners einher. Für die meisten Betriebe ist eine 4. Achse die klügere und rentablere Investition.

Die richtige Wahl treffen

Betrachtung	Wählen Sie 4-Achsen VMC	Wählen Sie 5-Achsen VMC
Typische Teile	Kastenförmige Teile, Gehäuse, Teile mit Löchern auf mehreren Seiten, Wellen mit schrägen Nuten, Zahnräder.	Laufräder, Turbinenschaufeln, komplexe Gussformen, medizinische Implantate, Strukturbauteile für die Luft- und Raumfahrt.
Primäre Zielsetzung	Reduzieren Sie die Rüstzeiten, verbessern Sie die Genauigkeit, indem Sie das Umspannen vermeiden, und bearbeiten Sie Features, die sich um eine Achse drehen.	Bearbeiten Sie komplexe Freiformflächen in einer einzigen Aufspannung; vermeiden Sie den Einsatz sehr langer Werkzeuge durch Kippen des Werkstücks.
Kosten und Komplexität	Moderate Investition. Die Programmierung ist eine logische Weiterentwicklung der 3-Achsen und für die Bediener einfacher zu erlernen.	Erhebliche Investitionen. Programmierung und Kollisionsvermeidung sind viel komplexer und erfordern spezielle Fähigkeiten.

Schlussfolgerung

Eine 4. Achse ist ein leistungsstarkes Werkzeug, das Ihren Bearbeitungsbereich erweitert, die Genauigkeit verbessert und die Effizienz steigert. Sie ist oft der praktischste und rentabelste nächste Schritt für einen wachsenden Maschinenbaubetrieb, der komplexere und wertvollere Arbeiten übernehmen möchte.

---