Vijfassige CNC-bewerking brengt de multi-assige productie naar een hoger niveau, omdat alle vijf assen van de machine daadwerkelijk tegelijk bewegen tijdens het snijden. Wat dit zo bijzonder maakt, is dat de snijgereedschap correct uitgelijnd blijft ten opzichte van het onderdeel waaraan wordt gewerkt, zelfs bij het volgen van zeer complexe vormen. Het systeem combineert drie rechtlijnige bewegingen (X, Y, Z) met twee roterende bewegingen, meestal aangeduid als A en C of soms B en C. Voor bedrijven die onderdelen produceren met veel rondingen en hoeken, betekent dit dat ze uiterst gedetailleerde componenten kunnen maken zonder handmatig te moeten stoppen en posities aan te passen. Het resultaat? Algehele betere precisie en kortere productietijden in vergelijking met oudere methoden.
Het goed uitvoeren van echte 5-assige bewerking hangt sterk af van hoe goed de machine omgaat met gereedschapsbanen en of deze de juiste RTCP- of Rotational Tool Center Point-mogelijkheden heeft. Wanneer RTCP correct werkt, is het resultaat echt indrukwekkend. De CNC-regelaar past voortdurend aan op eventuele verplaatsingen van waar het gereedschap zich daadwerkelijk bevindt terwijl de roterende onderdelen bewegen. Dit zorgt ervoor dat alles uitgelijnd blijft, zodat de punt precies op de juiste plaats blijft, zelfs wanneer de gehele machine in ongebruikelijke hoeken staat. Zonder dit soort real-time correctie zouden we allerlei positioneringsfouten zien tijdens complexe sneden. En laten we eerlijk zijn, niemand wil inconsistente resultaten van zijn dure apparatuur. Wanneer alle vijf assen soepel en zonder haperingen samenwerken, volgen de gereedschappen banen die natuurlijk door het materiaal heen lopen. Dit betekent betere snijhoeken voor oppervlakken en levert uiteindelijk onderdelen op met veel fijnere details en nauwere toleranties dan oudere methoden konden behalen.
Hoewel zowel echte 5-assige als 3+2-assige bewerking vijf assen betreffen, zijn er behoorlijk grote verschillen tussen beide. Bij 3+2-assige bewerking, ook wel positionele 5-assig genoemd, positioneert de machine het onderdeel eerst met behulp van de twee roterende assen en vergrendelt deze voordat reguliere 3D-bewerking plaatsvindt. Het nadeel is dat, eenmaal vergrendeld, de gereedschapsstand tijdens het zagen niet meer kan worden aangepast, waardoor complexe vormen meestal meerdere instellingen vereisen. Dit leidt tot vervelende trapvormige markeringen op oppervlakken en over het algemeen een lagere afwerkkwaliteit. Aan de andere kant blijven bij echte simultane 5-assige bewerking alle vijf assen gedurende het hele proces samen bewegen. Deze continue beweging zorgt voor soepele gereedschapswegen zonder onderbrekingen, betere vormnauwkeurigheid en veel betere oppervlakteafwerkingen. Deze voordelen maken het bijzonder waardevol in industrieën zoals lucht- en ruimtevaart, productie van medische apparatuur en matrijzenbouw, waar precisie het belangrijkst is.
Bij gelijktijdig bewerken met 5 assen moeten zowel de lineaire as (X, Y, Z) als de roterende as (A, C) perfect gesynchroniseerd blijven door middel van realtime kinematische besturing. Wat hier gebeurt is nogal opmerkelijk: de machine houdt het snijgereedschap precies in de juiste hoek ten opzichte van het deel dat het vormt, waardoor die ingewikkelde 3D-contouren mogelijk zijn zonder gaten of fouten. Moderne CNC-systemen doen in principe alle wiskunde die nodig is voor waar het gereedschap zich nu moet bewegen terwijl het al in beweging is. Met deze precisie kunnen fabrikanten dingen maken zoals vliegvleugels met hun gladde bochten, medische implantaten die precies passen zoals ze zijn ontworpen, of zelfs artistieke sculpturen die anders weken zouden duren. Het verschil met oudere technieken? Minder verspild materiaal en veel minder uren besteed aan het corrigeren van fouten na de gebeurtenis.
De lucht- en ruimtevaartindustrie heeft zich gericht op echte simultane 5-assige bewerking als een doorbraak bij de productie van turbinebladen. Een grote fabrikant is onlangs overgestapt op continue 5-assige beweging bij het vervaardigen van compressorbladen met complexe vleugelprofielvormen die uiterst nauwe toleranties vereisen. Door middel van realtime coördinatie tussen de assen kan er naadloos over het gehele bladoppervlak worden gesneden, zonder dat gereedschap hoeft te worden gestopt of opnieuw gepositioneerd. De resultaten spreken voor zich: de productietijden daalden met ongeveer 60% ten opzichte van oudere methoden, en zij bereikten oppervlakteafwerkingen tot Ra 0,4 micron, wat voldoet aan zelfs de meest veeleisende aerodynamische specificaties. Dit overtreft traditionele 3+2 positioneringstechnieken bij lange na, zowel in efficiëntie als kwaliteit.
Onderzoek naar bewerkingsprocessen toont aan dat echt 5-assig gelijktijdig frezen de nauwkeurigheid van het oppervlakspad ongeveer 40 procent kan verbeteren ten opzichte van traditionele 3-plus-2-assige technieken. De reden voor deze verbetering ligt in de constante beweging van de gereedschappen, die een gelijkmatige snijdruk gedurende het hele proces behoudt. Wanneer machines stoppen en opnieuw starten na positioneringsveranderingen, blijven er vaak kleine aanzetlijnen en fouten achter die bij continue bediening niet optreden. Voor onderdelen die uitstekende stromingsdynamische of luchtstroomkenmerken vereisen, zijn deze kleine verschillen van groot belang, omdat alles minder dan perfect de algehele prestaties aanzienlijk kan verstoren.
Bij het bewerken van complexe onderdelen met behulp van traditionele 3-assige machines, hebben bedrijven doorgaans tijdens het proces meerdere verschillende opspanningen nodig. Elke keer dat ze wisselen van bevestiging en handmatig alles opnieuw moeten uitlijnen, neemt de kans op fouten toe. Hier komt 5-assige CNC-bewerking echt tot haar recht. Deze machines kunnen het gehele werk in één keer uitvoeren dankzij de extra roterende assen. De freesgereedschappen kunnen nu moeilijk bereikbare plaatsen bereiken, zoals uitsparingen, diepe zakken en oppervlakken met vreemde hoeken, zonder het onderdeel uit de machine te halen. Dit vermindert alle kleine fouten die zich bij meerdere opspanningen ophopen en zorgt ervoor dat elk onderdeel consequent correct wordt geproduceerd. Voor bedrijven die vliegtuigonderdelen of chirurgische instrumenten maken, is dit verschil van groot belang, omdat hun producten van begin tot eind zowel extreem complex als uiterst nauwkeurig moeten zijn.
Wanneer een machine tegelijkertijd bewegingen op vijf assen uitvoert, verkort dat de verloren gegane minuten tussen operaties. Er is geen behoefte om vaak te stoppen en onderdelen opnieuw te positioneren, er zijn minder gereedschapswissels nodig en in het algemeen minder stilstandtijd. De machine houdt het snijgereedschap tijdens de bewerking in de juiste positie, wat snellere voedingssnelheden en betere spanafvoer van het werkstuk mogelijk maakt. Korte gereedschappen die ook stijf genoeg zijn, presteren goed onder bepaalde hoeken en verminderen trillingen die gereedschap snel doen slijten. Al deze factoren samen zorgen voor snellere productieruns zonder afbreuk aan precisie of oppervlaktekwaliteit van het eindproduct. Bedrijven die zijn overgestapt, melden merkbare verbeteringen in hun productiecijfers.
Wat betreft 5-assige gelijktijdige bewerking is het belangrijkste voordeel een betere maatnauwkeurigheid, omdat de machine voortdurend aanpast waar het snijgereedschap op gericht is ten opzichte van het werkstuk. Het systeem blijft deze aanpassingen doorvoeren tijdens het proces, wat helpt om buiging van het gereedschap weg van zijn pad te verminderen en ervoor zorgt dat elke snede ongeveer dezelfde hoeveelheid materiaal verwijdert bij elke keer. Moderne computer numerieke besturing (CNC) systemen gaan hier nog een stap verder. Ze compenseren daadwerkelijk voor dingen als temperatuurschommelingen in de machine en variaties tussen verschillende materialenpartijen terwijl de taak wordt uitgevoerd. Dit betekent dat fabrikanten consistent goede resultaten behalen, zelfs bij grote projecten of complexe onderdelen die normaal gesproken moeilijk nauwkeurig te produceren zouden zijn.
Wanneer de tool tijdens 5-assige bewerking in stand blijft onder constante hoeken, ontstaan er zeer gladde oppervlakafwerkingen die vaak de noodzaak voor extra polijststappen elimineren. De gelijkmatige verdeling van de snijkachten vermindert vervelende trillingen en brommingen, waardoor machinisten spiegelkwaliteit kunnen behalen, zelfs op complexe vrije vormen. Een ander voordeel van deze stabiele snijopstelling is een langere levensduur van de tool, omdat slijtage gelijkmatiger wordt verdeeld over de snijkant. Dit is van groot belang voor dure carbide- en diamantcoatingtools die fabrikanten gebruiken voor hun meest nauwkeurige werkzaamheden. Werkplaatsen die geld besparen op toolvervanging terwijl ze een betere onderdelenkwaliteit behalen, is iets waar veel bedrijven over praten bij het bespreken van moderne bewerkingsmethoden.
Bij het werken met complexe vormen en onderdelen wordt geavanceerde CAM-software (Computer-Aided Manufacturing) essentieel voor het instellen van lastige 5-assige toolpaths. Handmatig programmeren is niet geschikt om alle bewegende delen bij multi-assige bewerkingen te beheren. Het goede nieuws is dat deze moderne systemen daadwerkelijk banen kunnen uittekenen die botsingen voorkomen en zich een weg kunnen banen door zelfs de meest ingewikkelde geometrieën heen. En volgens rapportages van veel bedrijven wordt de programmeertijd ongeveer 40% verkort wanneer deze tools worden gebruikt. Wat ze zo waardevol maakt, is hoe ze rechtstreeks koppelen aan CAD-modellen. Deze koppeling zorgt ervoor dat de oorspronkelijke ontwerpen van ontwerpers nauwkeurig worden omgezet in machine-instructies, waardoor het hele proces van schets naar eindproduct veel soepeler verloopt dan met traditionele methoden mogelijk was.
Wanneer alle vijf assen tegelijk bewegen, is de kans veel groter dat de gereedschaphouder tegen het werkstuk aanbotst of vastloopt op bevestigingsmiddelen. Daarom zijn in hedendaagse CAM-software functies zoals real-time simulaties en botsingswaarschuwingen direct in het systeem opgenomen. Programmeurs kunnen daadwerkelijk zien hoe de gehele machine door de ruimte beweegt, nog voordat er iets in werkelijkheid wordt uitgevoerd. Ze kunnen mogelijke problemen vroegtijdig herkennen en de gereedschapsweg daarop aanpassen. Wat betekent dit in de praktijk? Minder dure machineschade doordat niemand verrast wordt door onverwachte contactpunten. Bedrijven besparen geld op verspilde materialen door mislukte testruns. Bovendien blijven werknemers veiliger rond de apparatuur en zijn de onderdelen van betere kwaliteit, omdat alles volgens geplande bewegingen verloopt in plaats van willekeurige botsingen.
De nieuwste ontwikkeling in 5-assige CNC-programmering omvat de integratie van kunstmatige intelligentie in CAM-software. Deze systemen analyseren eerdere freesgegevens, de reactie van verschillende materialen tijdens het zagen, en zelfs hoe gereedschappen slijten in de tijd, om instellingen automatisch aan te passen. Wat dit interessant maakt, is dat de AI problemen kan detecteren voordat ze optreden, zaagstanden dynamisch kan aanpassen en gereedschapswegen kan wijzigen om het maximale uit elke snede te halen, vaak met slechts een paar klikken van de operator. Bedrijven die deze AI-oplossingen toepassen, melden snellere machine-instellingen, minder verspilling van materiaal en onderdelen die direct de eerste keer consequent kloppend uit de machine komen. Voor fabrikanten die werken met complexe geometrieën en nauwe toleranties, betekent dit een gamechanger in de manier waarop we vandaag de dag precisiefreesbewerking benaderen.
EN
