CNC (Computer Numerical Control) machines worden gebruikt om metalen onderdelen te snijden of te vormen met behulp van computer numerieke besturingsprogrammering. Ze worden ook wel numeriek aangestuurde machinegereedschappen genoemd.
Een 4-as CNC-machine heeft vier assen in plaats van drie. Dit stelt hem in staat om complexe bewerkingen uit te voeren zoals frezen, draaien, boren, enzovoort. Deze machines kunnen meerdere taken gelijktijdig uitvoeren.
Wat is 4-as CNC-bewerking? Hoe verschilt het van 3-as CNC-bewerking? Wat zijn de voordelen en nadelen van elk?
Lees dit artikel om meer te leren over 4-as CNC-bewerking.
De 4-as CNC-machine
Ook wel een 4-as CNC-frees of 4-as CNC-router genoemd, is een computer numeriek aangestuurde machine die zijn gereedschap in vier richtingen kan bewegen: omhoog en omlaag, links en rechts, en voor en achter. Dit stelt het in staat om driedimensionale objecten te maken door materiaal weg te snijden van een blok materiaal. Dit kan ook helpen om vierzijdige objecten te ontwikkelen uit plat materiaal.
De 4e as van een 4-as machine wordt gebruikt om het werkstuk rond zijn verticale as te draaien. Dit maakt het mogelijk om complexere vormen te bewerken. De machine roteert meestal rond een verticale as in het midden van de machine. De 4e as van een vier-as machine heeft meestal snelheidsregeling, vergelijkbaar met de gereedschapswisselaar op een CNC-freesmachine.
Elke as van de machine wordt bestuurd door zijn eigen controller (zoals een router) die verschillende bewerkingen kan uitvoeren op basis van instructies die via een communicatieverbinding worden verzonden. Naast bewegen kunnen de assen ook een werkstuk op zijn plaats houden met snelle klemmen terwijl de robotarm een bewerking uitvoert.
4-as freesmachines hebben over het algemeen meer kracht en hogere nauwkeurigheden dan 2- of 3-as machines. De verhoogde nauwkeurigheid is te danken aan de bewegingen van de vierde as, die rond de verticale as roteert, wat een bewegingsbereik van 360 graden geeft.
De afmetingen van een 4-as CNC-machine zijn meestal ongeveer 1 tot 1,2 meter breed, 1,5 tot 1,8 meter diep en 2,1 tot 2,4 meter hoog. Ze zijn veel groter dan 3-as machines, die meestal een footprint hebben van slechts 2 tot 2,5 meter bij 1 tot 1,2 meter.
Types van 4-as CNC-bewerking
Er zijn veel soorten 4-as CNC-bewerking, maar de twee meest populaire zijn indexering en continu.
In wezen betekent indexering dat je je onderdeel stil houdt terwijl het gereedschap langs de vierde as roteert. Het indexeringsproces stelt je in staat om gebieden te bereiken die anders moeilijk of onmogelijk te bereiken zouden zijn met een traditionele opstelling.
Continu bewerken betekent simpelweg dat er geen stilstand is, wat betekent dat een enkel stuk materiaal herhaaldelijk kan worden gesneden terwijl de machine draait. Het apparaat kan materiaal gelijktijdig snijden met de A-as rotatie.
Er zijn ook hybride soorten 4-as CNC die de voordelen van zowel 2- als 3-as bewerking combineren. In deze gevallen worden de componenten op één as gesneden en vervolgens verplaatst naar een tweede as voor frezen of boren.
De voordelen van het gebruik van een 4-as CNC-machine
Een 4-as CNC-machine is een geweldige investering voor bedrijven die hun productieproces willen verbeteren. Een 4-as CNC-machine kan complexere vormen en ontwerpen aan, wat het productieproces kan versnellen. Hieronder volgen de voordelen die een 4-as machine biedt:
1. Verhoogde nauwkeurigheid en precisie
Een CNC 4-as machine kan nauwkeurigere en preciezere resultaten produceren dan een 3-as machine omdat deze in vier richtingen kan bewegen (X, Y, Z en A). Dit zorgt voor meer controle over het snijproces en meer flexibiliteit bij het bewerken van complexe vormen.
2. Minder risico op menselijke fouten
Omdat alle assen door dezelfde computer worden bestuurd, kunnen operators gemakkelijk en nauwkeurig correcties aanbrengen zonder elkaars werk te verstoren.
3. Nieuwe ontwerpkoncepten
Een 4-as machine kan ontwerpen produceren die nooit mogelijk waren met een 3-as machine. Je kunt dit gereedschap gebruiken om computergestuurde modellen van objecten of structuren te maken. Je kunt het ook gebruiken om complexe vormen te ontwerpen en tot leven te brengen als fysieke modellen.
4. Het is draagbaar
Een 4-as CNC-machine is niet beperkt tot één locatie. Je kunt hem overal mee naartoe nemen waar je hem nodig hebt. Een 3-as machine kan beperkt zijn tot de grootte van de werkplaats waar deze zich bevindt.
De kosten van een 4-as machine
Een CNC 4-as machine kan variëren van enkele duizenden tot tienduizenden euro, afhankelijk van de grootte en functies. De kosten van een 3-as zijn over het algemeen lager dan die van een CNC 4-as, maar kunnen ook veel hoger zijn afhankelijk van de configuratie van de machine.
De soorten projecten die het beste geschikt zijn voor 4-as CNC-bewerking
Er zijn verschillende projecten die het beste geschikt zijn voor 4-as CNC-bewerking. Een gezamenlijk project is het fabriceren van aangepaste onderdelen of componenten voor machines. Dit kan het maken van vervangingsstukken omvatten om de efficiëntie of prestaties te verbeteren. Het kan ook het maken van onderdelen omvatten die nodig zijn voor de productie van een apparaat. Andere veelvoorkomende projecten zijn 3D-modellering en -printen, het maken van prototypes of conceptmodellen, en de productie van aangepaste houtsnijwerken zoals hobbyborden.
Een andere toepassing van 4-as CNC-bewerking is het fabriceren van aangepaste gereedschappen of mallen. Dit kan het maken van een speciaal gereedschap of mal voor een specifieke toepassing of productieproces omvatten. Bijvoorbeeld, het kan nodig zijn om een excentrisch gereedschap of mal te maken om een oppervlak nauwkeurig af te werken, zoals de onderkant van een tandwiel. In dit voorbeeld kan een 4-as CNC-bewerkingscentrum worden geprogrammeerd om één zijde van het onderdeel te bewerken, vervolgens het onderdeel 90 graden te draaien en de andere zijde te bewerken met dezelfde opstelling.
Lucht- en ruimtevaart is ook een gebied waar 4-as CNC-bewerking wordt gebruikt. Typische lucht- en ruimtevaartbewerking omvat draaien, frezen, boren en andere processen. De hoge precisie van dit soort bewerking is vooral gewenst voor het bewerken van de vele kleine tandwielen die in vliegtuigen en ruimtevaartuigen worden gebruikt.
Kiezen tussen 4-as en 3-as CNC-bewerking
Er zijn enkele factoren om te overwegen bij het kiezen tussen 4-as en 3-as CNC-bewerking:
- Precisie en nauwkeurigheid van onderdelen: 4-as machines zijn doorgaans nauwkeuriger dan 3-as machines. Dit komt doordat het gemakkelijker is om alle drie de assen te stabiliseren op een 4-as machine.
- De complexiteit van het onderdeel: Complexe onderdelen zijn beter geschikt voor 4-as bewerking omdat het meer beweging mogelijk maakt en complexere vormen kan creëren.
- Grootte van het onderdeel: Onderdelen die groter zijn, zijn beter geschikt voor 4-as bewerking omdat ze de grootte van het onderdeel kunnen accommoderen en een nauwkeuriger resultaat kunnen opleveren.
- Duurzaamheid: 3-as machines zijn beter geschikt voor lichte, hogere snelheidsbewerkingswerkzaamheden. Dit komt doordat het mogelijk is om een kleinere snijkop te gebruiken en minder vibraties te veroorzaken tijdens het bewerken.
- Gereedschap: 3-as machines zijn beter geschikt voor zachter gereedschap zoals schuurbanden, spindels en boorjigs. Dit komt doordat dit soort gereedschap meer flexibiliteit heeft, waardoor het vatbaarder kan zijn voor breuken en buigingen.
Conclusie
De 4-as machine is een krachtig gereedschap dat voor verschillende doeleinden kan worden gebruikt. Het is belangrijk om de mogelijkheden en beperkingen van dit apparaat te begrijpen om het effectief te kunnen gebruiken. Met de juiste kennis kan de 4-as CNC-machine een waardevol hulpmiddel zijn in elke werkplaats.
De keuze tussen 4-as en 3-as CNC-bewerking hangt af van de complexiteit van het te bewerken onderdeel en het gewenste nauwkeurigheidsniveau. 4-as bewerking kan complexere onderdelen met grotere precisie aan, terwijl de 3-as bewerking beter geschikt is voor eenvoudigere onderdelen, betaalbaarder en gemakkelijker te leren. Uiteindelijk hangt de beslissing af van de specifieke behoeften van het project.
