Wie verbessert das 4-Achsen-CNC-Fräsen die Genauigkeit und reduziert die Bearbeitungszeit?

Wie verbessert die 4-Achs-CNC-Fräsbearbeitung die Genauigkeit und verkürzt die Bearbeitungszeit?

Verbesserte Positionskontrolle durch Rotationsachse

Die 4-Achs-CNC-Fräsbearbeitung führt eine Rotationsbewegung ein – typischerweise um die X-Achse (A-Achse) –, wodurch sich das Werkstück während der Bearbeitung drehen lässt. Dadurch entfällt das manuelle Neupositionieren oder Umspannen des Teils bei Mehrseitenbearbeitungen. Dies verbessert direkt die geometrische Konsistenz und Ausrichtungsgenauigkeit bei komplexen Merkmalen.

Wesentliche Verbesserungen der Genauigkeit

1. Mehrflächenbearbeitung in einer einzigen Aufspannung

Durch die Bearbeitung mehrerer Flächen ohne erneutes Spannen beseitigt die 4-Achs-Bearbeitung kumulative Fehler, die durch Umspannvorgänge entstehen. Dadurch verbessern sich die Positions- und Maßtoleranzen zwischen den Merkmalen erheblich, und eine Maßhaltigkeit von ±0,01 mm oder besser kann gewährleistet werden.

2. Optimierte Werkzeugausrichtung

In herkömmlichen 3-Achs-Setups greifen die Werkzeuge häufig in ungünstigen Winkeln ein, was zu Werkzeugauslenkung, Vibrationen oder ungleichmäßigen Oberflächen führt. Die 4-Achs-Bearbeitung ermöglicht Werkzeugwege mit konstantem Eingriffswinkel – besonders bei gekrümmten oder radialen Geometrien – und reduziert dadurch Werkzeugverschleiß sowie Oberflächenabweichungen.

3. Reduzierte manuelle Fehler

Manuelles Indexieren oder erneutes Ausrichten von Vorrichtungen birgt stets ein Risiko menschlicher Fehler. 4-Achs-Maschinen automatisieren die Rotation und gewährleisten, dass jeder Schnitt auf präziser digitaler Positionierung basiert – dies verbessert die Wiederholgenauigkeit und reduziert den Bedarf an Nachprüfungen oder Nacharbeit.

Wie die Bearbeitungszeit reduziert wird

1. Weniger Aufspannungen = kürzere Gesamtzykluszeit

Da das Werkstück nicht für jede Seite angehalten, neu positioniert und neu eingemessen werden muss, verkürzt sich die gesamte Bearbeitungszeit deutlich. Komplexe Teile, die beim 3-Achs-Fräsen zwei bis vier Aufspannungen erfordern würden, können mit der 4-Achs-Technologie oft in einem einzigen automatisierten Durchlauf gefertigt werden.

2. Kontinuierliche Bearbeitung rotierender Merkmale

Bei Bauteilen wie Ventilgehäusen, Flanschen oder Laufrädern ermöglicht die Drehbewegung eine effiziente Bearbeitung kreisförmiger Nuten, Bohrungen oder Erhebungen in einem einzigen Arbeitsgang – ohne Werkzeugrückzug oder manuelles Wenden des Teils.

3. Optimierte CAM-Werkzeugwege

Moderne CAM-Software für 4-Achs-Systeme erzeugt kontinuierliche, kollisionsfreie Werkzeugwege, die Rückzugsbewegungen, Leerfahrten und Werkzeugwechsel minimieren. Diese Optimierung reduziert die Nebenzeiten und erhöht die Produktivität pro Maschinenstunde deutlich.

Industrielle Anwendungsvorteile

• Medizintechnik: Orthopädische Implantate erreichen eine Wiederholgenauigkeit von ±0,005 mm bei kürzeren Zykluszeiten.

• Luft- und Raumfahrt: Titanbauteile mit komplexen Oberflächenmerkmalen werden 30–40 % schneller gefertigt als bei 3-Achs-Verfahren.

• Automatisierungssysteme: Präzisionsgehäuse und Halterungen werden mit weniger Vorrichtungen produziert, wodurch sich die Lieferzeit um mehrere Tage verkürzt.

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