Wat is de 4e as op een verticaal bewerkingscentrum?

Vastgelopen met het bewerken van slechts drie zijden van een werkstuk? Meervoudig instellen is vreselijk langzaam en zorgt voor kostbare fouten. Een 4e as lost dit op door het werkstuk voor u te roteren.

Een 4e as op een verticaal bewerkingscentrum is een roterende as, meestal een A-as, die het werkstuk roteert. Hierdoor kan de machine meerdere kanten van een werkstuk in één opspanning bereiken, waardoor complexe snedes zoals spiraalvormige groeven en vormen met meerdere vlakken mogelijk worden zonder handmatig opnieuw op te spannen.

Veel kleine winkels transformeren hun mogelijkheden volledig met deze ene upgrade. Het is alsof je van een eenvoudige boormachine overstapt op een multitool. Er gaat een hele nieuwe wereld open van onderdelen die je kunt maken. Maar het is belangrijk om te begrijpen dat niet alle roterende assen hetzelfde zijn. Sommige "indexeren" of draaien het werkstuk naar een nieuwe positie om te bewerken. Andere bieden een "echte" 4e-asbeweging, waarbij het werkstuk continu wordt gedraaid terwijl het gereedschap aan het snijden is. Laten we eens bekijken wat een 4e as is en wat deze voor u kan doen.

Wat zijn de verschillen tussen een indexeertafel en spindelkoprotatie?

In de war door alle verschillende typen rotatieassen? Als je de verkeerde configuratie kiest, kan dat de toekomstige mogelijkheden van je machine beperken. Laten we eens kijken naar de twee belangrijkste manieren om een vierde as op een VMC te krijgen.

Het belangrijkste verschil is de locatie en functie. Een indexeertafel zit op het machinebed en roteert het werkstuk, waardoor het meestal gepositioneerd wordt voor de snede. Een roterende spilkop maakt deel uit van de spilsamenstelling zelf en roteert het gereedschap, niet het werkstuk.

Dit onderscheid is erg belangrijk omdat het invloed heeft op het soort werk dat je kunt doen. De meeste Machines met 4e as¹ Ik zie in werkplaatsen een draaitafel gebruikt worden. Het is een veelzijdige en veelgebruikte manier om rotatiemogelijkheden toe te voegen. Met een indexeertafel draait de machine het onderdeel naar een specifieke hoek, zet het vast en begint dan te snijden. Een roterende spilkop is een meer geïntegreerde en vaak stijvere oplossing, maar verandert de fundamentele mechanica van de machine. Het beweegt het gereedschap rond het werkstuk, wat ideaal is voor bepaalde hoognauwkeurige bewerkingen. De ene beweegt het werkstuk naar het gereedschap voor positionering en de andere beweegt het gereedschap rond het werkstuk om te snijden.

Kernverschillen in een oogopslag

Functie	4-assige draaitafel	Rotatie spindelkop2
Locatie	Gemonteerd op de hoofdwerktafel van de machine.	Geïntegreerd in de spindelassemblage.
Wat draait	Het werkstuk.	Het snijgereedschap.
Primair gebruik	Gezichten van onderdelen indexeren, schuine gaten bewerken en omwikkelingen snijden op doosvormige onderdelen.	Complexe gebogen oppervlakken en hoekige vormen direct bewerken zonder het werkstuk te verplaatsen.
Beste voor	Meer efficiëntie bij onderdelen die meerzijdig bewerkt moeten worden; een kosteneffectieve en veelzijdige upgrade.	Zeer nauwkeurige bewerking van complexe ruimtelijk gebogen oppervlakken waarbij de stijfheid van de spindel kritisch is.

Welke complexe vormen kan een 4e-assige machine maken?

Beperkt tot eenvoudige, blokvormige onderdelen op uw 3-assige machine? De meest winstgevende opdrachten vereisen vaak complexe vormen. Met een 4e as kunt u deze ingewikkelde vormen eenvoudig en efficiënt bewerken.

Met een 4e as kun je vormen bewerken die rond een cilinder draaien. Dit zijn onder andere rechte tandwielen, schroefdraad, vijzels, nokkenassen en elk onderdeel dat vormelementen op meerdere schuine vlakken nodig heeft, allemaal in één opspanbewerking.

Op het moment dat je die rotatie-as toevoegt, worden je mogelijkheden enorm uitgebreid. In plaats van alleen links-rechts, vooruit-achter en omhoog-omlaag te bewegen, kun je het onderdeel nu draaien. Deze eenvoudige toevoeging is een game-changer. Ik herinner me een klant die klephuizen maakte. Ze hadden drie aparte opstellingen op hun 3-assige machine om één onderdeel af te werken. Na het toevoegen van een 4e as³Ze deden het allemaal in één keer. Hun productietijd werd gehalveerd en hun nauwkeurigheid ging omhoog omdat ze de fouten door het opnieuw opspannen elimineerden. Dat is de echte kracht van de 4e as. Je kunt onderdelen maken met complexe cilindrische contouren, zoals zuigers en nokken, of onderdelen die kenmerken op veel verschillende vlakken nodig hebben, zoals waaiers of motorhuizen.

Nieuwe geometrieën ontsluiten

• Helische en spiraalvormige eigenschappen: Dit is waar een echte 4e as echt schittert. Hij kan spiraalgroeven, vijzels en draden maken door de rotatie van het werkstuk te synchroniseren met de lineaire beweging van de machine.
• Prismatische onderdelen met meerdere gezichten: Dit is een enorme efficiëntiewinst. Voor een onderdeel in de vorm van een doos kun je de bovenkant en alle vier de zijkanten bewerken zonder het onderdeel ooit op te spannen. De 4e as roteert het werkstuk gewoon om elk nieuw vlak aan het gereedschap te presenteren.
• Cilindrische contouren⁴: Hiermee kunnen onderdelen zoals nokkenassen en onderdelen met omlopende kamers of sleuven worden bewerkt. De rotatieas past de hoek van het onderdeel ten opzichte van het snijgereedschap continu aan.

Kan er een 4e as worden toegevoegd aan een bestaande 3-assige VMC?

Wil je 4-assig kunnen werken zonder een hele nieuwe machine te kopen? De kosten van een nieuwe VMC kunnen enorm oplopen. Het goede nieuws is dat je vaak kunt upgraden wat je al hebt.

Ja, een 4e as kan meestal worden toegevoegd aan een bestaande 3-assige VMC, zolang het besturingssysteem van de machine een extra as kan ondersteunen. Hiervoor moet een draaitafel worden geïnstalleerd op het bed van de VMC en moeten de aandrijving en besturing worden geïntegreerd.

Een gloednieuwe, in de fabriek geïntegreerde 4-assige machine kopen is geweldig, maar het is een grote investering. Het achteraf inbouwen van een bestaande machine biedt de meeste voordelen voor een fractie van de kosten. Het belangrijkste is om ervoor te zorgen dat de besturing van je machine de capaciteit heeft voor nog een asaandrijving. Bij de meeste moderne besturingen is dat het geval. Het installatieproces zelf is eenvoudig voor een gekwalificeerde technicus. Hij schroeft de draaitafel op de T-sleuven van de machine, legt de kabels naar de schakelkast en configureert vervolgens de CNC-besturing om de nieuwe as te herkennen en te besturen. Het is een zeer praktische manier om de mogelijkheden van uw werkplaats uit te breiden.

Belangrijke factoren voor een upgrade

1. Compatibiliteit besturing⁵: Dit is de belangrijkste stap. U moet controleren of de CNC-besturing van uw machine een 4e as fysiek en logisch kan ondersteunen.
2. Mechanische installatie⁶: De draaitafel moet op het machinebed passen zonder de slagbegrenzing te verstoren. Hij moet worden vastgeschroefd en nauwkeurig worden uitgelijnd.
3. Elektrische integratie: Een technicus sluit de servomotor van de draaitafel aan op een reserve-asaandrijving in de schakelkast van je machine.
4. Software en parameterinstelling: De laatste stap is het instellen van de parameters in de besturing zodat deze de juiste bewegingscommando's verstuurt en de positieterugkoppeling leest. Je CAM-software heeft ook een post-processor nodig die 4-assige code kan uitvoeren.

Wanneer moet een werkplaats upgraden naar een 4e as in plaats van een 5-assige VMC?

U weet dat u meer dan 3 assen nodig hebt, maar hoe ver moet u gaan? De sprong van een 4-assige naar een 5-assige machine is enorm, zowel qua mogelijkheden als qua kosten, dus de juiste keuze is cruciaal.

Upgrade naar een 4e as als u vooral minder instelwerk wilt doen bij prismatische werkstukken of als u werkstukken rond één rotatieas wilt bewerken. Kies een 5-assige machine als u complexe, organische oppervlakken moet bewerken waarbij het gereedschap gelijktijdig moet kantelen.

Ik heb dit gesprek voortdurend met winkeleigenaars. Iedereen is gefascineerd door 5-assig bewerken⁷maar eerlijk gezegd hebben de meeste werkplaatsen dat niet nodig. Een 4e as lost het grootste probleem voor de meeste werkplaatsen op: minder instelwerk. Hiermee kun je vier of vijf kanten van een onderdeel in één keer bewerken. Een echte 5-assige machine voegt nog een rotatieas toe, meestal door het gereedschap of de tafel te kantelen. Dit is essentieel voor onderdelen waarbij het gereedschap het oppervlak vanuit een oneindig aantal hoeken moet benaderen, zoals het bewerken van de complexe schoepen van een waaier of propeller. Maar deze ongelooflijke mogelijkheden gaan gepaard met een sterke stijging van de machinekosten, de programmeercomplexiteit en het vaardigheidsniveau van de operator. Voor de meeste werkplaatsen is een 4e as de slimmere en meest rendabele investering.

De juiste keuze maken

Overweging	Kies een 4-assige VMC	5-assige VMC kiezen
Typische onderdelen	Doosvormige onderdelen, behuizingen, onderdelen met gaten op meerdere vlakken, assen met schroefvormige groeven, tandwielen.	Waaiers, turbinebladen, complexe mallen, medische implantaten, structurele onderdelen voor de ruimtevaart.
Primair doel	Verminder het aantal instellingen, verbeter de nauwkeurigheid door opspannen te vermijden en bewerkingen uit te voeren die rond één as draaien.	Complexe, vrij gevormde oppervlakken in één enkele opstelling bewerken; vermijd het gebruik van zeer lange gereedschappen door het werkstuk te kantelen.
Kosten en complexiteit	Bescheiden investering. Programmeren is een logische stap omhoog ten opzichte van 3-assen en gemakkelijker te leren voor operators.	Aanzienlijke investering. Programmeren en het vermijden van botsingen zijn veel complexer en vereisen gespecialiseerde vaardigheden.

Conclusie

Een 4e as is een krachtig hulpmiddel dat uw bewerkingsbereik vergroot, de nauwkeurigheid verbetert en de efficiëntie verhoogt. Het is vaak de meest praktische en winstgevende volgende stap voor een groeiende machinewerkplaats die complexer en waardevoller werk wil aannemen.

---