Warum ist die Automobilherstellung zunehmend auf die Fünf-Achsen-CNC-Bearbeitung angewiesen?

1. Das technische Prinzip: Die Mehrachsverknüpfung hilft bei komplizierten Bearbeitungsschwierigkeiten.
Die fünf{0}Achsen-CNC-Bearbeitung basiert auf einer fünf{1}Achsen-Verbindungssteuerungstechnologie, die den typischen drei-Achsen (X/Y/Z) zwei rotierende Achsen (A/B/C) hinzufügt. Dadurch kann das Werkzeug aus jedem Winkel an das Werkstück herangefahren werden und ermöglicht das präzise Fräsen komplexer Oberflächen. Dieser technologische Fortschritt beseitigt die drei Haupteinschränkungen der herkömmlichen Drei-Achsen-Bearbeitung:
Bearbeitung tiefer Hohlräume und geneigter Flächen: Herkömmliche drei{0}Achsen-Werkzeugmaschinen benötigen längere Werkzeughalter und Schneidwerkzeuge, wodurch die Werkzeuge wackeln und aneinander stoßen können. Fünf-Werkzeugmaschinen können Werkzeuge kürzer machen und die Bearbeitung stabiler machen, indem sie die Spindel oder das Werkstück stärker drehen. Beim Schneiden eines Turboladergehäuses nutzt eine fünfachsige Werkzeugmaschine beispielsweise die Schwenkkopffunktion, um das Werkzeug im rechten Winkel zur Bearbeitungsoberfläche zu halten. Dies verhindert, dass das Werkzeug im Weg ist und verlängert seine Lebensdauer um 40 %.
Fünf{0}Achsen-Werkzeugmaschinen können mit nur einer Aufspannung Mehrflächenbearbeitungen durchführen, was bedeutet, dass es nicht immer wieder zu Positionierungsproblemen kommt. Beispielsweise kann das Fünf-Achsen-Bearbeitungszentrum gleichzeitig Präzisionsbearbeitungen an wesentlichen Teilen des Motorzylinderblocks wie der Spindelbohrung, der Zylinderbohrung und dem Ölkanal durchführen. Die Toleranzen werden innerhalb von ± 0,003 mm gehalten und die Montagegenauigkeit wird um 30 % erhöht.
Die Fünf-{0}}Achsenbearbeitung verbessert die Haltung des Werkzeugs, um die relative Lineargeschwindigkeit zwischen dem Kugelkopfwerkzeug und dem Werkstück zu beschleunigen. Dadurch wird der Bereich des „ineffektiven Schneidens“ reduziert, in dem die Geschwindigkeit der Werkzeugmittellinie Null ist. Eine Fünf-Achsen-Werkzeugmaschine kann die Oberflächenrauheit von Fahrzeugstoßstangenformen von Ra3,2 μm auf Ra0,8 μm erhöhen. Dies reduziert die Notwendigkeit des späteren Polierens.
2. Branchennachfrage: ein technologischer Bedarf an geringem Gewicht und hoher Leistung
Da sich die Automobilindustrie hin zu leichteren, elektrischeren und intelligenteren Autos bewegt, wird die Konstruktion von Teilen immer schwieriger und erfordert eine präzisere und effizientere Verarbeitung.
Verarbeitung leichter Materialien: Um leichte Materialien wie Aluminiumlegierungen und Kohlefaserverbundwerkstoffe verwenden zu können, müssen fünfachsige Werkzeugmaschinen mit großer Präzision gesteuert werden. Beispielsweise verwendet eine fünf{2}}Achsen-Werkzeugmaschine Hochgeschwindigkeitsfräsen und Oberflächenbehandlungstechnologien, um die Aluminiumlegierung 6061 genau richtig zu formen und gleichzeitig die Festigkeits- und Korrosionsschutzstandards zu erfüllen. Dies geschieht bei der Argumentation für eine Batterie eines Elektrofahrzeugs.
Herstellung von Dingen mit komplizierten Strukturen: Das Motorgehäuse, die Wärmeableitungsrippen des elektronischen Steuersystems und andere Teile von Fahrzeugen mit neuer Energie weisen Merkmale wie dünne Wände, tiefe Aussparungen und Löcher auf. Fünf-Achsen-Werkzeugmaschinen können diese Teile in einem Arbeitsgang formen, indem sie mehrere Achsen verbinden und eine adaptive Steuerung verwenden. Dadurch verkürzt sich der Bearbeitungszyklus um 60 %.
Anforderungen an Hochleistungsteile: Fünf{1}Achsenbearbeitung ist erforderlich, um Turboladerlaufräder, hoch{2}feste Aufhängungsarme und andere Teile mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich herzustellen. Ein Hersteller setzt für die Herstellung des Turboladerlaufrads eine Fünf-Achsen-Werkzeugmaschine ein, die die Präzision des Schaufelprofils innerhalb von ± 0,01 mm hält. Dadurch läuft der Motor um 5 % besser.
3. Kosten-Effektivität: Finden eines Gleichgewichts zwischen kurzfristigen-Erträgen und langfristigen -Investitionen
Fünf{0}Achsen-Werkzeugmaschinen sind anfangs teuer in der Anschaffung, bieten aber auf lange Sicht viele Vorteile:
Kurve zur Reduzierung der Stückkosten: Mit zunehmendem Produktionsumfang sinken die Kosten für die 5-Achsen-Bearbeitung pro Einheit schnell. Wenn beispielsweise ein bestimmter Radnabenhersteller mehr als 50.000 Teile pro Jahr herstellte, sanken die Kosten pro Stück im Vergleich zu herkömmlichen Gussverfahren um 18 % und die Ausschussrate sank von 12 % auf 2 %.
Wirtschaftlichkeit bei kleinen und mittelgroßen Serien: Die Fünf-{1}Achsenbearbeitung ist für Teile, die 10.000 bis 100.000 Stück pro Jahr herstellen, günstiger als spezialisierte Werkzeugmaschinen. Dank einer flexiblen Fünf-Achsen-Produktionslinie konnte ein maßgeschneiderter Bremsscheibenhersteller die Mindestbestellmenge von 5.000 auf 500 Stück und die Lieferzeit um 40 % senken.
Optimierung der Lagerkosten: Die fünf{0}Achsen-Maschine kann schnell umgerüstet werden, was eine „On-{1}}Produktion“ ermöglicht. Porsche hat die Verkaufsrate von 52.000 antiken Autoteilen vervierfacht und die Lagerkosten durch den Einsatz maßgeschneiderter 5-Achsen-Bearbeitung um 65 % gesenkt.