Was ist die 4. Achse einer CNC-Graviermaschine? – Eine detaillierte Analyse ihrer Funktionen und Vorteile

In der modernen Fertigungsindustrie und im DIY-Bereich sind CNC (Computer Numerical Control)-Graviermaschinen unverzichtbare Werkzeuge geworden. Sie ermöglichen hochpräzise und effiziente Bearbeitungen, doch für komplexe Werkstücke und Mehrseitenbearbeitungen reicht der traditionelle Dreiachsenbetrieb (X, Y, Z) oft nicht aus. Hier kommt die Einführung der 4. Achse ins Spiel. Dieser Artikel erklärt ausführlich, was die 4. Achse einer CNC-Graviermaschine ist und untersucht ihre Funktionen und Vorteile.

Was ist die 4. Achse?

Die 4. Achse bezieht sich normalerweise auf eine unabhängige Rotationsachse in einer CNC-Maschine, die es dem Werkstück ermöglicht, sich während des Bearbeitungsprozesses zu drehen, um komplexere Bearbeitungen zu ermöglichen. Sie kann horizontal oder vertikal sein und wird durch einen unabhängigen Motor angetrieben, der präzise durch das CNC-Steuerungssystem gesteuert wird.

In traditionellen Dreiachsen-CNC-Graviermaschinen kann sich das Werkstück nur in den X-, Y- und Z-Richtungen bewegen und bearbeitet werden. Die Einführung der 4. Achse fügt eine Rotationsdimension hinzu, sodass das Werkstück während des Bearbeitungsprozesses um die 4. Achse gedreht werden kann. Diese Rotation kann kontinuierlich oder intermittierend erfolgen, abhängig von den Bearbeitungsanforderungen.

Funktionen der 4. Achse

1. Mehrseitenbearbeitung: Die 4. Achse ermöglicht es dem Werkstück, sich während des Bearbeitungsprozesses zu drehen, sodass die Graviermaschine mehrere Seiten des Werkstücks bearbeiten kann. Dies ist besonders nützlich, wenn auf verschiedenen Seiten desselben Werkstücks kontinuierlich bearbeitet werden muss, wodurch die Zeit für mehrfaches Einspannen und Positionieren reduziert und die Bearbeitungseffizienz erhöht wird.

2. Komplexe 3D-Gravuren: Die Einführung der 4. Achse ermöglicht es der Graviermaschine, komplexere 3D-Gravuren durchzuführen. Traditionelle Dreiachsen-Graviermaschinen müssen das Werkstück möglicherweise mehrmals neu positionieren, um komplexe Kurven zu gravieren, während die 4. Achse es ermöglicht, mehrere Seiten des Werkstücks in einem Bearbeitungsprozess zu gravieren, was den Arbeitsablauf erheblich vereinfacht.

3. Schraubbearbeitung: Für Werkstücke, die eine Schraubbearbeitung erfordern, ist die 4. Achse unverzichtbar. Sie ermöglicht es, das Werkstück während des Drehens zu schneiden und so eine Schraublinie zu erzeugen. Dies ist sehr nützlich bei der Herstellung von Gewinden, Schraubnuten und ähnlichen Werkstücken.

4. Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit: Die präzise Steuerung der 4. Achse sorgt dafür, dass das Werkstück während der Rotation genau positioniert bleibt. Dies ist besonders wichtig für Gravur- und Bearbeitungsaufgaben, die hohe Präzision erfordern, und gewährleistet die Qualität des Endprodukts.

Vorteile der 4. Achse

1. Zeitersparnis und Effizienzsteigerung: Da die 4. Achse es ermöglicht, mehrere Seiten des Werkstücks in einem Bearbeitungsprozess zu gravieren, reduziert sie die Zeit für mehrfaches Einspannen und Neupositionieren und erhöht so die Gesamteffizienz der Bearbeitung.

2. Erweiterung der Bearbeitungsmöglichkeiten: Die Einführung der 4. Achse ermöglicht es der CNC-Graviermaschine, komplexere Werkstücke und Bearbeitungsaufgaben zu bewältigen. Ob komplexe 3D-Gravuren, Schraubbearbeitungen oder Mehrseitenbearbeitungen – die 4. Achse erweitert die Bearbeitungsmöglichkeiten erheblich.

3. Verbesserung der Produktqualität: Die präzise Steuerung der 4. Achse stellt sicher, dass das Werkstück während der Rotation genau positioniert bleibt, was die Qualität des Endprodukts verbessert. Dies ist besonders wichtig für Werkstücke, die eine hohe Präzision erfordern.

4. Erhöhung der kreativen Freiheit: Für DIY-Künstler und kleine Werkstätten bietet die Einführung der 4. Achse mehr kreative Möglichkeiten. Sie ermöglicht es den Schöpfern, komplexere und einzigartigere Designs auszuprobieren, was die Einzigartigkeit und künstlerische Qualität der Werke erhöht.

5. Wirtschaftlicher Nutzen: Obwohl die Einführung der 4. Achse eine anfängliche Investition erfordert, kann die Effizienzsteigerung und Erweiterung der Bearbeitungsmöglichkeiten langfristig zu erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen führen. Besonders bei der Massenproduktion oder bei hochpräzisen Bearbeitungen sind die Vorteile der 4. Achse deutlich spürbar.

Anwendungsbeispiele der 4. Achse

1. Gravur zylindrischer Werkstücke: Zum Beispiel das Gravieren von Mustern und Texten auf Stöcken oder Zylindern. Die 4. Achse ermöglicht es, das Werkstück während des Drehens zu gravieren und so gleichmäßige und kontinuierliche Muster zu erzeugen.

2. Herstellung komplexer 3D-Skulpturen: Vollständige Bearbeitung von Werkstücken, um komplexere und detailliertere Werke zu schaffen. Die 4. Achse sorgt für einen kontinuierlichen und flüssigen Bearbeitungsprozess und reduziert die Notwendigkeit für mehrmaliges Neupositionieren.

3. Gewinde- und Schraubnutenbearbeitung: Die 4. Achse ermöglicht das Schneiden während der Rotation des Werkstücks und so die Herstellung von Gewinden und Schraubnuten. Dies ist besonders nützlich bei der Herstellung von mechanischen Teilen und Werkzeugen.

4. Mehrseitenbearbeitung: Kontinuierliche Bearbeitung verschiedener Seiten desselben Werkstücks, wodurch die Notwendigkeit für Neupositionierungen reduziert wird. Die 4. Achse ermöglicht es der Graviermaschine, mehrere Seiten in einem Bearbeitungsprozess zu gravieren, was die Effizienz und Genauigkeit erhöht.

Auswahl und Nutzung der 4. Achse

1. Auswahl des geeigneten 4. Achs-Geräts: Bei der Auswahl eines 4. Achs-Geräts sollten die Größe der Graviermaschine, die Bearbeitungsanforderungen und das Budget berücksichtigt werden. Stellen Sie sicher, dass das ausgewählte Gerät mit der vorhandenen CNC-Graviermaschine kompatibel ist und die Bearbeitungsanforderungen erfüllt.

2. Installation und Einrichtung: Befestigen Sie das 4. Achs-Gerät auf dem Arbeitstisch der Graviermaschine und verbinden Sie den Antriebsmotor und das Steuerungssystem. Stellen Sie den Drehwinkel und die Geschwindigkeit über das Steuerungssystem ein, um eine präzise Positionierung des Werkstücks während des Bearbeitungsprozesses sicherzustellen.

3. Programmierung und Betrieb: Verwenden Sie CNC-Programmiersoftware, um die Bearbeitungspfade zu erstellen, einschließlich der Drehbefehle für die 4. Achse. Starten Sie die CNC-Graviermaschine und überwachen Sie den Bearbeitungsprozess, um sicherzustellen, dass das Werkstück gemäß den voreingestellten Pfaden graviert wird.

Einführung zu unseren Produkten

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• Hohe Präzision: Unsere 4. Achse ist mit einem hochpräzisen Antriebsmotor ausgestattet, der eine genaue Positionierung des Werkstücks während der Rotation sicherstellt.
• Einfache Installation und Nutzung: Der einfache Installations- und Einrichtungsprozess ermöglicht es Ihnen, schnell loszulegen und effizient zu arbeiten.
• Hohe Kompatibilität: Kompatibel mit verschiedenen CNC-Graviermaschinen, um den unterschiedlichen Bedürfnissen der Benutzer gerecht zu werden.
• Hohe Langlebigkeit: Hergestellt aus hochwertigen Materialien und fortschrittlichen Fertigungstechniken, um langfristige Stabilität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

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• Entdecken Sie die Möglichkeiten: Das Genmitsu 4-Achsen-Rotationsmodulset ist ein Plug-and-Play-Upgrade, mit dem Ihre CNC-Maschine 4040-PRO aus verschiedenen Winkeln und Positionen schneiden oder mit der richtigen Software volle 3D-Rotationsgravuren erstellen kann. Die 4-Achsen ermöglicht die Herstellung komplexer Teile mit gebogenen oder schrägen Merkmalen, die mit einer traditionellen 3-Achsen-CNC-Maschine nicht erreicht werden können. 
• NEMA17 planetengetriebener Schrittmotor: Nutzen Sie das hohe Drehmoment des NEMA17-Motors, der es dem Bewegungssystem ermöglicht, Werkstücke mit mehr Kraft und Präzision zu drehen als jedes andere riemengetriebene Rotationsmodul auf dem Markt.
• Variable Abmessungen: Passen Sie sich verschiedenen Projektanforderungen mit einer Mittelhöhe von 50 mm, einer Gesamthöhe von 86 mm und Werkstücklängen mit Schwanzstock von 10-100 mm an; ohne Schwanzstock von 10-200 mm für Flexibilität. Geeigneter Materialdurchmesser: 2-50 mm.
• Präzise Steuerung: Nutzen Sie das 10:1 Untersetzungsverhältnis für eine präzise Steuerung mit einem Mindestwinkel von 0,1° und einer maximalen Winkelgeschwindigkeit von 300° pro Sekunde für hohe Geschwindigkeit und unübertroffene Genauigkeit.
• Software und Controller: Um eine 4-Achsen auf Ihrer CNC-Maschine zu verwenden, benötigen Sie CAD/CAM-Software, die Rotationsbewegungsgänge generieren kann. Obwohl Optionen wie Fusion 360 und Vectric empfohlen werden, ist es wichtig zu beachten, dass die meiste Software, die in der Lage ist, 4-Achsen-Werkzeugwege zu generieren, nicht kostenlos ist. Darüber hinaus muss der G-Code für die 4-Achsen mit einem Offline-Controller gesendet werden, der zusammen mit der 4. Achse bestellt werden sollte, um eine ordnungsgemäße Funktion zu gewährleisten.