Es gibt viele Fertigungsaufgaben, bei denen das 3+2-Stellachsenfräsen ausreicht und sogar Vorteile hat. Doch spätestens wenn es um freigeformte Flächen geht, führt am 5-Achsen-Simultanfräsen kein Weg vorbei. Ein Vergleich.
Autor: Nils Seide, Vertriebsbeauftragter, Delcam GmbH
Die Entscheidung, ob besser 3-achsig mit angestellter 4er und 5er Achse gefräst wird, oder simultan mit 5 Achsen, hängt immer von der Bearbeitungsaufgabe und von der verwendeten Maschine ab und muss daher immer wieder neu getroffen werden. Delcam hat mit dem Highend-Produkt Powermill eine CAM-Software im Programm, die beim technologisch anspruchsvollen 5-Achs-Simultanfräsen zu den besten Systemen am Markt zählt.
Powermill unterstützt den Anwender bei der Entscheidung, ob das 3-Achs-Fräsen mit zusätzlichen Stellachsen oder das 5-Achs-Simultanfräsen bei dem zu fertigenden Werkstück das bessere Verfahren darstellt. Dies geschieht mit Hilfe der Bauteilanalyse von Powermill, der grafischen Analysefunktionen für Radien, für den Hinterschnitt und den Flachbereich sowie der diversen Messfunktionen.
Vorteile beim 3+2-Stellachsenfräsen
Grundsätzliches Merkmal beim 3+2-Stellachsenfräsen ist, dass die Anwendung der CAM-Software und die Frässtrategien der einer normalen 3-Achsen-Programmierung entspricht. Dies führt zwar nicht in jedem Fall zu kürzeren Programmierzeiten, reduziert aber den Schulungsbedarf, nicht zuletzt bei einem Softwareupgrade. Durch manuelle Zuweisung der 4. und 5. Achse bleibt deren Positionierung immer unter der Kontrolle des CAM-Anwenders, was in einigen Fällen Vorteile haben kann.
Durch die Aktivierung von Steuerungszyklen über den NC-Code entfällt für den Maschinenbediener die Umrechnung von Positionierkoordinaten. Bei manchen Maschinen lässt sich bei einer 3+2-Stellachsenbearbeitung eine höhere Steifigkeit der bewegten Achsen erreichen, was zu einer höheren Werkzeugstandzeit und Oberflächengüte der gefrästen Flächen führt.
Vorteile beim 5-Achsen-Simultanfräsen
Prinzipiell lässt sich beim 5-Achsen-Simultanfräsen der Anstellwinkel des Werkzeugs an jedem Punkt der Fräsbahn verändern. So ist der Winkel hinsichtlich Spanabtrag und Schnittgeschwindigkeit stets optimal, die Schnittbedingungen an der Werkzeugschneide bleiben konstant und die Strategien für die Fräswegberechnung lassen sich flexibel an die Geometrieanforderung anpassen. Auf Grund des gegenüber dem 3-Achsenfräsen größeren Zeilenabstands reduziert sich zudem die Bearbeitungszeit.
Da CAM-Systeme wie Powermill die ideale Anstellachse und automatische Ausweichbewegung – beispielsweise an Hinterschnitten – selbstständig berechnen, können Werkzeuge kürzer und kompakter gespannt werden. Sogar kleine Radien an Flächenübergängen zu Domen und in Kavitäten lassen sich mit kleinen, kurz gespannten Werkzeugen fräsen.
Klare Vorteile der 5-Achsen-Simultanbearbeitung ergeben sich auch beim Walzfräsen. Durch Verwendung der Schneide am Außendurchmesser des Werkzeugs wird eine optimale Oberfläche bei optimaler Schneidenauslastung erreicht, und dies bei gleichzeitig kürzeren Bearbeitungszeiten.
Ein weiteres Plus beim 5-Achsen-Simultanfräsen ist der geringere Programmieraufwand bei gekrümmten Flächen und Flächenübergängen. Denn im Gegensatz zum 3+2-Stellachsenfräsen muss hier nicht mit unterschiedlichen Anstellpositionen programmiert werden. Denn hier gilt: Je geringer die Zahl der Anstellpositionen, desto kürzer die Programmier- und Maschinenlaufzeiten.
Und last but not least: Die Kontrolle der programmierten Fräswege in Verbindung mit einem Simulationsmodell der Werkzeugmaschine ist im Vorfeld auch ohne ein „Einfahren“ der Maschine möglich.
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