In der modernen Industrielandschaft hat sich die 5-Achs-Simultanbearbeitung als Kerntechnologie etabliert, die Engpässe in der Fertigung komplexer Bauteile überwindet. Diese Technologie koordiniert die synchrone Bewegung von drei Linearachsen (X, Y, Z) und zwei Drehachsen (A, B/C) und ermöglicht so die Positionierung und dynamische Bearbeitung von Werkzeug oder Werkstück in jedem beliebigen Winkel. Sie bietet bahnbrechende Lösungen für die hohen Präzisionsanforderungen von Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und Medizintechnik. Anbieter von hochpräzisen CNC-Bearbeitungsanlagen spielen eine entscheidende Rolle dabei, diese fortschrittliche Technologie in der Fertigung zu etablieren.
Was ist 5-Achs-Simultanbearbeitung?
2025-11-10
I. Was ist 5-Achs-Simultanbearbeitung ?
Das Wesen der simultanen 5-Achs-Bearbeitung liegt in der synchronisierten Bewegung von fünf Achsen (drei Linearachsen + zwei Drehachsen), die von einem 5-Achs-CNC-System gesteuert werden. Dadurch kann das Werkzeug in jedem Winkel in die Werkstückoberfläche eindringen und so komplexe Oberflächenbearbeitungen ermöglichen, die mit herkömmlichen 3-Achs-Werkzeugmaschinen nicht realisierbar sind. Beispielsweise kann die Maschine bei der Bearbeitung von Triebwerkschaufeln die Werkzeugposition in Echtzeit durch die Rotation der Achse A (Drehung um die X-Achse) und der Achse B (Drehung um die Y-Achse) anpassen. Dies gewährleistet, dass die Schneide stets senkrecht zur Schaufeloberfläche ausgerichtet ist und Bearbeitungsfehler durch Werkzeuginterferenzen vermieden werden .
Kernstück dieser Mehrachsen-Koordinationstechnologie ist der simultane 5-Achs-Bearbeitungsalgorithmus . Das CNC-System berechnet die Fünf-Achs-Bewegungstrajektorie in Echtzeit, um sicherzustellen, dass der Werkzeugmittelpunkt (TCP) exakt dem vorgegebenen Pfad folgt. Am Beispiel der deutschen 5-Achs-Werkzeugmaschine DMG lässt sich zeigen, dass deren RTCP-Funktion (Rotation of Tool Center Point) die Auswirkungen der Drehachsenbewegung auf die Linearachse automatisch kompensiert und so die Bearbeitungsgenauigkeit auf ±0,005 mm begrenzt – das entspricht etwa einem Zwanzigstel des Durchmessers eines menschlichen Haares. Anbieter hochpräziser CNC-Bearbeitung nutzen solche fortschrittlichen Werkzeugmaschinen, um erstklassige Dienstleistungen anzubieten.
II. Technische Vorteile der simultanen 5-Achs-Bearbeitung: Ein doppelter Durchbruch in Effizienz und Präzision
1. Revolutionäre Verbesserung der Bearbeitungsmöglichkeiten komplexer Oberflächen
Im Vergleich zu herkömmlichen 3-Achs-Werkzeugmaschinen durchbricht die 5-Achs-Simultanbearbeitung die Grenzen der geometrischen Bearbeitung vollständig. Nehmen wir beispielsweise das Laufrad eines Turboladers für Kraftfahrzeuge. Dessen spiralförmige Schaufelstruktur erfordert Schnitte in Winkeln von 20° bis 80°. Die 5-Achs-Werkzeugmaschine sorgt durch die Rotation der Achsen dafür, dass die Werkzeugachse stets den optimalen Schnittwinkel zur Schaufeloberfläche beibehält und so Werkzeugübergänge und Hinterschneidungen vermieden werden. Dadurch wird eine spiegelglatte Oberflächengenauigkeit von Ra 0,4 µm erreicht – das entspricht der Dickenabweichung von 100 übereinanderliegenden A4-Blättern, die innerhalb der Dicke eines einzelnen Blattes liegt. Anbieter hochpräziser CNC-Bearbeitung nutzen diese Technologie zur Herstellung hochwertiger Bauteile für diverse Branchen.
2. Präzisionssteuerung und Fehlereliminierung im Mikrometerbereich
Die traditionelle 3-Achs-Bearbeitung kann aufgrund mehrfacher Aufspannungen kumulative Fehler von bis zu 0,05 mm verursachen. Die 5-Achs-Simultanbearbeitung reduziert die Fehlerquellen jedoch um mehr als 60 %, da alle Prozesse in einer einzigen Aufspannung abgeschlossen werden. Im Bereich der medizinischen Implantate erfordert die Bearbeitung eines bestimmten intervertebralen Fusionsimplantats aus Titanlegierung das Fräsen von 12 komplexen Kanälen und Oberflächen. Die 5-Achs-Werkzeugmaschine kann dies in einer einzigen Positionierung mit einer stabilen Maßtoleranz von ±0,01 mm durchführen. Dies entspricht einem Sechstel des Durchmessers eines menschlichen Haares und erfüllt die Anforderungen der ISO 13485 für die Herstellung von Medizinprodukten. Anbieter von hochpräzisen CNC-Bearbeitungsanlagen mit 5-Achs-Kapazitäten sind in der Medizintechnikbranche daher stark nachgefragt.
3. Exponentielle Optimierung der Fertigungseffizienz
Die Fünf-Achs-Verkettungstechnologie verkürzt den Bearbeitungszyklus erheblich, indem sie die Anzahl der Spannvorgänge und Werkzeugwechsel reduziert. Daten eines chinesischen Formenbauunternehmens zeigen, dass sich die Bearbeitungszeit für Karosserieteileformen nach Einführung der simultanen Fünf-Achs-Bearbeitung von 15 auf 7 Tage verkürzt und der Werkzeugverbrauch um 30 % gesenkt hat. Kürzere Werkzeuge (z. B. ein Kugelfräser mit 6 mm Durchmesser) ermöglichen in Kombination mit den Drehachsen eine hohe Schnittgeschwindigkeit und steigern die Zerspanungsleistung im Vergleich zu herkömmlichen Drei-Achs-Werkzeugmaschinen um 40 %. Damit wird das Fertigungsziel „schnell und präzise“ erreicht. Anbieter von hochpräzisen CNC-Bearbeitungsanlagen nutzen diese Effizienzgewinne, um ihren Kunden einen besseren Service zu bieten.
III. Industrielle Anwendungen der 5-Achs-Simultanbearbeitung: Eine umfassende Durchdringung von der Hightech- bis zur zivilen Fertigung
1. Luft- und Raumfahrt: Durchbruch bei der Hochtemperatur- Legierungsbearbeitung
In der Triebwerksfertigung ist die simultane 5-Achs-Bearbeitung die einzige Technologie, die die Bearbeitung von Einkristall-Schaufeln der dritten Generation ermöglicht. Die PW1100G-Triebwerkschaufeln von Pratt & Whitney werden mittels einer Kombination aus 5-Achs-Fräsen und elektrolytischer Bearbeitung gefertigt. Komplexe Kühlkanäle werden in die nur 1,2 mm dicken Schaufeln eingefräst. Dieser Prozess erfordert von der Werkzeugmaschine einen stabilen Schnitt bei einer Wandstärke von 0,02 mm – vergleichbar mit dem Schnitzen einer Eierschale, ohne diese zu zerbrechen. Die dynamische Steifigkeitskompensation der 5-Achs-Werkzeugmaschine macht diese scheinbar unmögliche Aufgabe möglich. Hochpräzise CNC-Bearbeitungsanbieter mit Expertise in der Luft- und Raumfahrt sind für die Fertigung dieser kritischen Triebwerkskomponenten unerlässlich.
2. Automobilindustrie: Tiefe Integration von CNC-Maschinen für die Automobilindustrie und Fünf-Achs -Technologie
Die Leichtbauanforderungen von Elektrofahrzeugen treiben die tiefe Integration von CNC-Maschinen und 5-Achs-Technologie in die Automobilindustrie voran. Das untere Batteriegehäuse des Tesla Model Y besteht aus der Aluminiumlegierung 6061-T6. Durch 5-Achs-Hochgeschwindigkeitsfräsen wird bei der komplexen Struktur mit einer Wandstärke von 12 mm eine Präzision von ±0,03 mm erreicht. Das Gewicht wird im Vergleich zu herkömmlichen Gussverfahren um 35 % reduziert, während gleichzeitig die Schutzart IP67 (wasserdicht) erfüllt wird. Daten eines deutschen Automobilherstellers zeigen, dass bei einem mit einer 5-Achs-Werkzeugmaschine bearbeiteten Getriebegehäuse der Koaxialitätsfehler der Lagerbohrungen unter 0,015 mm liegt – eine Verbesserung von 50 % gegenüber herkömmlichen Verfahren. Anbieter von hochpräzisen CNC-Bearbeitungszentren engagieren sich zunehmend in der Automobilteilefertigung und nutzen die 5-Achs-Technologie für bessere Ergebnisse.
3. Medizinischer Bereich: Lebensgenaue Präzisionsfertigung von CNC-Bearbeitung für medizinische Zwecke
Im Bereich orthopädischer Implantate ermöglicht die CNC-Bearbeitung für Medizintechnik die Fertigung von kundenspezifischen Produkten mithilfe von Fünf-Achs-Werkzeugmaschinen. Die Knieprothese von Stryker weist durch Fünf-Achs-Schleifen eine Passgenauigkeit von 99,2 % zwischen Femurkondylenoberfläche und Knochen auf, wodurch die Gelenkbeweglichkeit nach der Operation im Vergleich zu herkömmlichen Prothesen um 20 % gesteigert werden konnte. Bei der Herstellung chirurgischer Instrumente muss beispielsweise der 0,8 mm durchmessende Kanal für endoskopische Zangen präzise mit einer Fünf-Achs-Werkzeugmaschine und einer Drehzahl von 10.000 U/min gebohrt werden. Die Geradheitsabweichung der Bohrung muss unter 0,008 mm liegen, was dem Durchbohren einer Nadelspitze in einer anderen Nadel entspricht. Hochpräzise CNC-Bearbeitungsanbieter mit Expertise in der Medizintechnik sind daher unerlässlich, um die Qualität und Präzision dieser lebensrettenden Geräte zu gewährleisten.
IV. JSJM: Lösung eines Anbieters für hochpräzise CNC-Bearbeitung mit 5 Achsen gleichzeitig
Als Anbieter von hochpräzisen CNC-Bearbeitungsmaschinen mit tiefen Wurzeln im Bereich der Präzisionsbearbeitung baut JSJM seine Kernkompetenz auf einer hochmodernen Fünf-Achs-Maschinengruppe auf :
Ausstattungsmatrix : Ausgestattet mit modernsten 5-Achs-Werkzeugmaschinen wie der deutschen DMG DMU 80P und der japanischen Mazak INTEGREX i-400AM, ermöglicht das Unternehmen die Bearbeitung von Teilen mit einer maximalen Größe von 2000 mm × 1500 mm × 800 mm und ist mit schwer zerspanbaren Werkstoffen wie Titanlegierungen, Inconel 718 und Kohlefaserverbundwerkstoffen kompatibel. Die Position von JSJM als Anbieter von hochpräziser CNC-Bearbeitung wird durch die hochmoderne Ausstattung gestärkt .
Branchenbeispiele : Das Unternehmen fertigte Schneidvorrichtungen für 12-Zoll-Wafer für ein US-amerikanisches Halbleiterunternehmen. Durch die Ein-Schritt-Formgebungstechnologie mit Fünf-Achs-Verkettung wurde eine Positioniergenauigkeit von ±0,003 mm erreicht, die auch nach 100.000 Zyklen keine Verschlechterung aufwies. Für ein chinesisches Unternehmen im Bereich alternativer Antriebe produzierte es Motorgehäuse in Serie. Dabei kombinierte es eine CNC-Maschine für die Automobilindustrie mit der Fünf-Achs-Verkettungstechnologie, wodurch die Bearbeitungszeit pro Teil um 25 % verkürzt und eine Produktqualitätsrate von 99,7 % erzielt wurde. Diese Erfolge unterstreichen die Kompetenz von JSJM als Anbieter von hochpräziser CNC-Bearbeitung .
Qualitätssystem : Das Unternehmen setzt Zeiss-Koordinatenmessgeräte (Genauigkeit ±0,0015 mm) und Heidenhain-Laser-Werkzeugeinstellgeräte ein. Jede Produktcharge wird einer 100%igen Vollprüfung unterzogen, und der CPK-Wert der wichtigsten Abmessungen liegt konstant über 1,67 und übertrifft damit die Industriestandards deutlich. Das Qualitätsversprechen von JSJM festigt die Position als führender Anbieter von hochpräziser CNC-Bearbeitung .
V. Zukunftsaussichten: Der neue Weg der intelligenten Fünf-Achs- Bearbeitung
Mit der Integration von Industrie 4.0 und der Digital-Twin-Technologie entwickelt sich die simultane 5-Achs-Bearbeitung hin zur adaptiven Bearbeitung. Die neueste 5-Achs-Werkzeugmaschine von Fanuc kann Vorschubgeschwindigkeit und Spindeldrehzahl durch Echtzeitanalyse der Schnittkraftdaten mittels eines KI-Algorithmus automatisch anpassen. Dadurch wird die Bearbeitungseffizienz von Titanlegierungen um 20 % gesteigert und die Werkzeugstandzeit um 50 % verlängert. Im heimischen Maschinensektor hat die GMC-Serie von Kede CNC eine 100%ige Autonomie der Kernkomponenten (wie Direktantriebsmotoren und CNC-Systeme) erreicht und kostet nur zwei Drittel von importierten Maschinen. Dies fördert den Wandel der 5-Achs-Technologie von einem exklusiven High-End-Bereich hin zu einer breiten Anwendung. Anbieter von hochpräzisen CNC-Bearbeitungsmaschinen müssen mit diesen technologischen Fortschritten Schritt halten, um wettbewerbsfähig zu bleiben .
Kontaktieren Sie uns jetzt unter JSJM und lassen Sie die Präzisionsbearbeitungsmöglichkeiten der 5-Achs-Simultanbearbeitung zur treibenden Kraft für Ihre Produktmodernisierung werden!
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