Grundlagen der 3-Achsen- vs. 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Ingenieure und Einkäufer fragen normalerweise zuerst eines: „Benötige ich wirklich 5 Achsen, oder reichen 3 Achsen aus?“ Um das zu beantworten, benötigen Sie ein klares Bild davon, was jede Maschine in der realen Produktion tatsächlich leistet.

Was ist 3-Achs-CNC-Bearbeitung?

A 3-Achsen-CNC-Maschine bewegt das Schneidwerkzeug entlang X, Y und Z nur:

Das Teil bleibt in einer Ausrichtung fixiert.
Das Werkzeug kann sich links-rechts (X), vorne-hinten (Y) und oben-unten (Z) bewegen.
Es ist ideal für flache Flächen, einfache Taschen, Schlitze und Lochmuster.

Verwenden Sie 3 Achsen, wenn:

Sie bearbeiten einfache prismatische Teile.
Die meisten Funktionen sind zugänglich von einer oder zwei Seiten.
Ihnen wichtig ist niedrige Kosten, unkomplizierte Setups und schnelle Durchlaufzeiten.

Was ist 5-Achs-CNC-Bearbeitung?

A 5-Achs-CNC-Maschine fügt den drei linearen Achsen zwei Drehachsen (normalerweise A, B oder C) hinzu:

Sie haben noch X, Y, Z, aber der Tisch oder Kopf neigt sich ebenfalls kippt und rotiert.
Das Werkzeug kann sich der Teile von fast jedem Winkel nähern.
Dies ist entscheidend für die Bearbeitung komplexer Geometrien, gebogener Oberflächen und mehrseitiger Teile.

Verwenden Sie 5-Achsen, wenn:

Sie benötigen Mehrseitige Teile in einer Einrichtung bearbeiten.
Sie haben Kombinationswinkel, Untercuts oder tiefe Hohlräume.
Oberflächenkontinuität und hochpräzise CNC-Toleranzen bei mehreren Flächen eine Rolle spielen.

3+2 (Indexierte) vs Vollständige gleichzeitige 5-Achsen-Bearbeitung

Nicht alle 5-Achsen-Maschinen arbeiten gleich:

3+2 (Indexierte 5-Achsen-Bearbeitung)
- Die Drehachsen bewegen sich auf einen festen Winkel und arretieren dann.
- Der Schnitt erfolgt mit 3-Achsen-Bewegungen in dieser Ausrichtung.
- Perfekt für Mehrseitige Teile, enge Toleranzen zwischen Flächen, und Rückführung von Rüstvorgängen ohne vollständige 5-Achs-Komplexität.
Vollständiges gleichzeitiges 5-Achs-Bearbeiten
- Alle fünf Achsen bewegen sich zur gleichen Zeit.
- Erforderlich für Teile wie Turbinenblätter, Laufräder, Blisk-Teile und organische Freiformflächen.
- Entscheidend für hochwertige Luft- und Raumfahrt-CNC-Teile, fortschrittliche Robotik und medizinische Implantat-Bearbeitung.

Typische Teile für 3-Achs vs. 5-Achs

Am besten geeignet für 3-Achs-CNC-Bearbeitung:

Flache Platten mit Taschen und Löchern
Einfache Halterungen, Blöcke

Wesentliche Vorteile von 5-Achs-CNC gegenüber 3-Achs

5-Achs-CNC-Bearbeitung ist nicht nur „mehr Achsen“ – es verändert, wie ich an ein Teil herangehe und welche Kosten und Qualität ich liefern kann.

Weniger Rüstvorgänge, weniger manuelle Eingriffe

Mit 5-Achs kann ich mehrere Flächen in einem Spannvorgang bearbeiten. Das bedeutet:

Deutlich weniger Rüstvorgänge im Vergleich zu 3-Achsen
Weniger manuelle Handhabung, weniger Chancen, das Teil zu stoßen oder falsch auszurichten
Bei komplexen Arbeiten kann dies allein Stunden an Rüstzeit einsparen und Fehler reduzieren.

Höhere Genauigkeit durch weniger Repositionierungsfehler

Jedes Mal, wenn Sie ein Teil an einer 3-Achsen-Maschine neu klemmen, besteht das Risiko eines Stapelungsfehlers.
5-Achsen-CNC hält das Teil in einer Einstellung und dreht das Werkzeug darum, was:

Verbessert die Gesamtnähe und Wiederholgenauigkeit
Hält enge Toleranzen über mehrere Flächen und Winkel hinweg konstant

Bessere Oberflächenqualität bei komplexen 3D-Flächen

Gleichzeitiges 5-Achsen-Bohren ermöglicht es, das Werkzeug in einem konstanten, optimierten Winkel auf gekrümmten und freien Formen zu halten. Das Ergebnis:

Glattere Oberflächenqualität bei organischen Formen, Formen und Aero-Profilen
Weniger Polieren und manuelle Nachbearbeitung danach

Längere Werkzeuglebensdauer mit optimalen Winkeln und kürzeren Werkzeugen

Da ich das Werkzeug neigen kann:

Vermeide ich Reibung und

Wenn 3-Achsen-CNC alles ist, was Sie wirklich brauchen

Die meisten Werkstätten benötigen für den Alltag keinen 5-Achsen-Betrieb. Ein gut eingerichteter 3-Achsen-CNC deckt immer noch einen großen Teil der realen Teile ab und kann dies schnell, wiederholbar und kostengünstig tun.

Ideale Teilformen für die 3-Achsen-Bearbeitung

3-Achsen-CNC-Bearbeitung ist normalerweise ausreichend, wenn Ihre Teile:

Flach oder prismatisch sind: Platten, Winkel, Blöcke, Flansche
Einfache 2,5D-Geometrien: Taschen, Erhebungen, Stufen, Fasen
Unkomplizierte Bohrbilder: Lochraster, Gewindebohrungen, Senkungen auf einer oder zwei Flächen

Wenn Sie jedes Merkmal von oben erreichen können (oder mit wenigen einfachen Umspannungen), ist die 3-Achsen-Bearbeitung das richtige Werkzeug.

Flache Teile, einfache Taschen und gebohrte Löcher

Für Teile wie:

Montageplatten, Abdeckungen, Grundplatten
Einfache Gehäuse mit flachen Taschen
Verteiler und Vorrichtungen mit Durchgangslöchern

Die 3-Achsen-Fräsbearbeitung bewältigt dies den ganzen Tag über mit kurzen Zykluszeiten und einfachen Programmen. Zum Beispiel viele Aluminium-Automobilhalterungen und Gehäusekomponenten können effizient auf 3-Achsen-Maschinen hergestellt werden, ähnlich wie wir unsere eigenen kundenspezifische Aluminium-CNC-Bearbeitungsteile in Serie fertigen.

Grundlegende Komponenten in hohen Stückzahlen

Wenn Sie wiederholbare Teile in hohen Stückzahlen mit stabilen Designs, 3-Achsen gewinnt bei:

Niedriger Stundensatz der Maschine
Schnellere Rüstzeiten bei jeder Nachbestellung
Einfacheres Werkstückspannsystem und weniger Spezialvorrichtungen

Denken Sie an Abstandshalter, Blöcke, Abdeckungen, einfache Verpackungsmaschinen-Teile oder Standard Automobil-Aluminiumteile wie die, die wir als CNC-Bearbeitungsanbieter für Automobil-Aluminiumkomponenten produzieren.

Wenn Budget und Einfachheit wichtiger sind

Wählen Sie 3-Achsen-Bearbeitung, wenn:

Sie ein neues Produkt auf den Markt bringen und der Cashflow eine Rolle spielt
Sie möchten Einfache Programmierung und einfacheres Schulungspersonal
Ihre Geometrie benötigt nicht wirklich Mehr-Achsen-Bewegungen

Sie erhalten vorhersehbare Kosten und eine schnellere Einarbeitung für neues Personal, ohne den Prozess zu verkomplizieren.

Häufige Teile, die auf 3-Achsen-Maschinen hergestellt werden

Typische 3-Achsen-CNC-Teile umfassen:

Klammern, Spannvorrichtungen und Halterungen
Pumpen- und Motorplatten
Einfache Formen, Trennwerkzeuge und Vorrichtungen
Verpackungsmaschinenkomponenten und Abdeckungen

Diese erfordern keine komplexe Orientierung, Verbundwinkel oder sculpted Oberflächen.

Risiken der Überdimensionierung von 5-Achs für einfache Arbeiten

Das einfache Teil auf eine 5-Achs-Maschine zu setzen, nur weil es „besser klingt“, ist eine Verschwendung. Sie riskieren:

Höhere Bearbeitungsraten ohne echten Qualitätsgewinn
Längere Programmierzeiten bei einfacher Geometrie
Komplexere Rüstvorgänge die keinen Mehrwert bieten

Wenn das Teil größtenteils flach ist, einfache Taschen und gebohrte Löcher hat und kein Mehrseiten-Bearbeitung in einem Spannvorgang erfordert, ist 3-Achs-CNC-Bearbeitung alles, was Sie wirklich brauchen — und es ist fast immer die kostengünstigste Wahl.

Wann Sie tatsächlich 5-Achs-Bearbeitung anstelle von 3-Achs benötigen

Sie benötigen wirklich 5-Achs-CNC-Bearbeitung anstelle von 3-Achs, wenn die Geometrie des Teils oder die Qualitätsanforderungen Sie bei jedem Schritt herausfordern. Wenn Sie Vorrichtungen stapeln, Toleranzen über Flächen hinweg einhalten oder Stunden mit Handfinish verbringen, ist das Ihr Signal.

Komplexe Geometrien, die über die Grenzen von 3 Achsen hinausgehen

3-Achs funktioniert gut, solange Sie die meisten Merkmale von oben erreichen können, vielleicht mit ein paar Nachspannvorgängen. Sie bewegen sich in den Bereich der 5-Achs, wenn:

Kritische Merkmale auf mehreren geneigten Flächen sitzen.
Sie keine Schlüsselbereiche ohne unbequeme lange Werkzeuge erreichen können.
Jede neue Überarbeitung erfordert eine weitere kundenspezifische Vorrichtung.

Wenn die CAM-Einrichtung für ein „einfaches“ Teil wie ein Puzzle aussieht, wird die 5-Achs-Bearbeitung das in der Regel schnell bereinigen.

Mehrseitige Bearbeitung in einer einzigen Einrichtung

Die 5-Achs-Bearbeitung zeigt ihre Stärken, wenn echtes Mehrseiten-Bohren in einem Spannvorgang erforderlich ist:

Teile mit 3–5 kritischen Flächen, die eng miteinander verbunden sein müssen.
Gehäuse, Halterungen und Verteiler mit Ports und Merkmalen auf allen Seiten.
Kleinserien- und Hochmengenaufträge, bei denen Sie sich keine 5 verschiedenen Vorrichtungen leisten können.

Die Möglichkeit, das Teil zu neigen und zu drehen, anstatt es ständig zu lösen, macht die 5-Achs-Bearbeitung im Vergleich zur 3-Achs-Bearbeitung in Bezug auf Genauigkeit und Zeit eindeutig überlegen.

Enge Toleranzen über mehrere Flächen und Winkel hinweg

Wenn GD&T-Anforderungen Flächen in ungewöhnlichen Winkeln miteinander verbinden, wird die 5-Achs-Bearbeitung weniger zu einer „Schönheit“ und mehr zu einer Notwendigkeit:

Wahre Position und Rechtwinkligkeit über mehrere Ebenen hinweg.
Winkelkritische Merkmale wie Fasen, Bohrungen oder Dichtflächen.
Präzise Passstücke, bei denen jedes Nachspannen Fehler multipliziert.

Da die 5-Achs-Bearbeitung das Nachvorrichten reduziert, erzielen Sie eine deutlich bessere Genauigkeit und Wiederholbarkeit für das gesamte Teil, nicht nur eine Seite.

Organische Kurven und Freiformflächen

Wenn das Teil eher wie eine Skulptur als wie ein Block aussieht, befinden Sie sich im Bereich der 5-Achs-Bearbeitung:

Organische Kurven und Freiformformen (Robotik, medizinische Implantate).
Sculpted surfaces that must blend smoothly.
Strömungskanal-Teile (Laufräder, Blisk, Turbinen) mit verdrehten Schaufeln.

Simultane 5-Achs-Bearbeitung ermöglicht es, das Werkzeug normal zur Oberfläche zu halten, was zu besserer Oberflächenqualität und gleichmäßigeren Schabkanten führt, ohne endloses Polieren.

Untercut, steile Wände und tiefe Taschen

Sie werden die Grenzen der 3-Achs-Bewegung schnell spüren, wenn die Geometrie „ungeschickt“ wird:

Untercut die von oben gerade nicht erreichbar sind.
Steile Wände (über ~45–60°), bei denen lange Werkzeuge klappern und ablenken.
Tiefe, schmale Taschen bei denen die Freistellung eine Herausforderung ist.

Mit 5-Achs-Bearbeitung können Sie das Werkstück oder das Werkzeug neigen, um den Überstand zu verkürzen, Kollisionen zu vermeiden und diese Problemzonen sauber zu schneiden, anstatt Kompromisse beim Design einzugehen.

Anzeichen dafür, dass Ihr 3-Achs-Prozess zu weit ausgereizt ist

Sie benötigen möglicherweise keine 5-Achs-Maschine für jedes Teil, aber Sie sollten darüber nachdenken, wenn Sie dieses Muster erkennen:

Zu viele Rüstvorgänge und Nachspannvorgänge für ein Teil.
Komplexe, teure Vorrichtungen nur, um einen seltsamen Winkel zu treffen.
Hoher Ausschuss durch Fehlanpassung zwischen den Operationen.
Stundenlanges manuelles Entgraten und Polieren von 3D-Flächen.
Lange Zykluszeiten, weil jede Funktion ihre eigene Rüstzeit benötigt.

In diesem Fall reduziert die 5-Achs-Bearbeitung in der Regel Rüstvorgänge, verbessert die Genauigkeit und senkt die Gesamtkosten pro Teil, auch wenn die Maschine selbst mehr pro Stunde kostet. Wenn Ihre Teile auch enge Toleranzen und verschleißfeste Materialien erfordern, kombinieren Sie 5-Achs-Fräsen mit hochpräziser Materialauswahl (siehe unseren Leitfaden zu Auswahl präziser CNC-Bearbeitungsmaterialien) bietet Ihnen einen viel zuverlässigeren Prozess von Anfang bis Ende.

Echte Teile und Branchen, die auf 5-Achs-CNC angewiesen sind

Wenn Sie vergleichen 5-Achs- vs. 3-Achs-CNC, zeigt sich der echte Unterschied in den Teilen und Branchen, die einfach nicht ohne funktionieren können Mehrachsen-CNC-Bearbeitung.

Luft- und Raumfahrtteile, die eine 5-Achs-Bearbeitung erfordern

In der Luft- und Raumfahrt sind Gewicht, Stärke und Präzision wichtiger als alles andere. Teile benötigen oft Mehrseitenbearbeitung in einer einzigen Einrichtung und enge Toleranzen auf komplexen Oberflächen.

Typische Luft- und Raumfahrtteile, die Vorteile der 5-Achs-Bearbeitung erfordern:

Turbinenblätter und Blisks mit verdrehten, frei geformten Flügelprofilen
Strukturelle Halterungen mit zusammengesetzten Winkeln und Taschen auf mehreren Flächen
Motorkomponenten mit die Bearbeitung komplexer Geometrien und schwer zugänglichen Merkmalen

Diese Teile sind nicht nur auf 5-Achs „schöner“ – sie sind oft nicht realistisch auf Standard-3-Achs-Maschinen ohne verrückte Spannvorrichtungen, Nachspannungen und manuelle Nachbearbeitung.

Turbinenblätter, Blisks, Impeller und Strukturkomponenten

Teile wie Impeller, Blisks und Turbinenschaufeln sind klassische simultaner 5-Achsen-Bearbeitung unkompliziert Aufgaben:

Schaufeln benötigen glatte, durchgehende Werkzeugwege, um den Luftstrom und die Festigkeit zu erhalten
Impeller erfordern Zugang um tief gewölbte Leitschaufeln und enge Naben
Strukturelle Luft- und Raumfahrtteile kombinieren oft Taschen, Rippen und Bosses in mehreren Winkeln

Versuche, diese auf 3 Achsen zu bearbeiten, bedeuten meistens:

Viele Rüstvorgänge
Viele kundenspezifische Vorrichtungen
Unkonstante Oberflächenqualität und höheres Ausschussrisiko

Medizinische Implantate und chirurgische Werkzeuge mit organischen Formen

Bearbeitung von medizinischen Implantaten ist ein weiterer Bereich, in dem 5-Achsen-Bearbeitung fast unumgänglich ist. Denken Sie an:

Hüft- und Knieimplantate mit organischen, anatomischen Kurven
Wirbelsäulengehäuse mit internen Gittern und komplexen internen Wegen
Chirurgische Werkzeuge mit abgerundeten Griffen und schrägen Schneidkanten

Hier, Oberflächenqualität beim CNC-Fräsen und wiederholbare Genauigkeit sind unverhandelbar. 5-Achsen-CNC-Bearbeitung Lassen Sie uns Oberflächen glatt miteinander verschmelzen und enge Toleranzen bei ungewöhnlichen, freien Formen einhalten, die schwer auf Papier zu vermessen sind.

Energie- und Automobilteile mit komplexen internen Wegen

Energie- und Automobilteile werden jedes Jahr kompakter und komplexer. Zum Beispiel unsere Arbeiten in Energiekomponenten-Bearbeitung und Automobil-CNC-Bearbeitung benötigt oft:

Pumpengehäuse und Ventile mit schrägen Anschlüssen und sich kreuzenden Kanälen
Ladeluftkühlergehäuse und Rotoren mit Winkelbearbeitung mit komplexen Winkeln
EV- und Antriebskomponenten mit tiefen Hohlräumen und präzisen Dichtflächen

5-Achsen bedeutet hier:

Weniger Rüstvorgänge
Bessere Ausrichtung zwischen Flächen und Löchern
Kleinere, effizientere Designs, die mit nur 3 Achsen wirtschaftlich nicht realisierbar wären

Formen, Werkzeuge und Werkzeugeinsätze mit tiefen Kernen und kniffligen Entlüftungswinkeln

Formen- und Werkzeugarbeiten sind perfekt geeignet für Mehrachsen-CNC-Bearbeitung:

Tiefe Kerne und Hohlräume, die kurze, steife Werkzeuge benötigen
Knifflige Entlüftungswinkel und Untercutts, die ein 3-Achsen-Spindel nicht direkt erreichen kann
Freiform-3D-Flächen, die eine gleichmäßige, hochwertige Oberflächenqualität erfordern

Mit 5 Achsen neigen wir das Werkzeug in optimale Winkel, schneiden näher mit kürzeren Werkzeugen und reduzieren Polieren sowie manuelle Nacharbeit erheblich.

Mini-Fallstudien: 3-Achsen vs. 5-Achsen für dasselbe Teil

Fall 1 – Kleiner Laufrad:

Auf 3 Achsen:
- 6+ Rüstungen, kundenspezifische Vorrichtungen, Werkzeuge mit langer Reichweite, schweres Entgraten
- Höheres Risiko für Passungsfehler zwischen den Seiten und schlechte Oberflächenqualität
Auf 5 Achsen:
- 1–2 Rüstungen, gleichzeitige 5-Achsen-Werkzeugwege
- Bessere Balance, engere Toleranzen, glattere Oberflächen

Fall 2 – Mehrseitige Halterung mit zusammengesetzten Winkeln:

Auf 3 Achsen:
- Drehen und erneut spannen für jede Fläche, positionieren und erneut messen, höhere Fehlerwahrscheinlichkeit
Auf 5 Achsen (oder 3+2 indexierte 5 Achsen):
- Eine Rüstung, automatische Indexierung zu jeder Fläche
- Schneller, präziser, geringere Vorrichtungs kosten

Wenn Ihre Teile ähnlich aussehen – viele geneigte Flächen, organische Kurven, tiefe Taschen oder interne Strömungskanäle – ist das der Punkt, an dem 5-Achsen-CNC-Bearbeitung es aufhört, nur „schön zu haben“ zu sein, und zum einzigen praktischen Weg wird, Kosten-, Qualitäts- und Lieferzeitziele zu erreichen.

Kosten und Effizienz: Wenn 5-Achsen wirklich Geld sparen

Wenn Sie 5-Achsen gegen 3-Achsen CNC vergleichen, ist der Maschinen-Listenpreis nur ein Teil der Geschichte. Was wirklich zählt, ist die Gesamtkosten des Teils im Laufe der Zeit.

5-Achsen CNC kostet mehr im Voraus

5-Achsen-Maschinen und gleichzeitige 5-Achsen-Steuerungen sind teurer als Standard-3-Achsen-Fräszentren.
Sie zahlen in der Regel mehr für:
- Die Maschine selbst
- Prüfgeräte, Drehbänke und Automatisierungsoptionen
- Fortschrittliche 5-Achsen-CAM-Software und Postprozessoren

Aber diese zusätzliche Investition soll sich bei der richtigen Art von Arbeit auszahlen.

Wo die Einsparungen bei 5-Achsen herkommen

Die meisten Einsparungen ergeben sich aus Prozesseffizienz, nicht durch Abkürzungen bei der Qualität:

Weniger Rüstvorgänge: Eine 5-Achsen-Einrichtung kann 3–6 Einrichtvorgänge auf einer 3-Achsen-Maschine ersetzen, insbesondere bei mehrseitigen Teilen.
Kürzere Zykluszeiten: Werkzeugwege sind effizienter, und Sie verschwenden keine Zeit mit Nachbefestigung und Neuzuweisung der Nullpunkte.
Weniger Spannvorrichtungsarbeit: Sie investieren weniger Zeit und Geld in komplexe Sonderspannvorrichtungen und Vorrichtungen, weil die Maschine die Orientierung übernimmt.

Wenn Sie eine Mischung aus komplexen Teilen bearbeiten, beginnt eine gute 5-Achsen-Zelle die Werkstatt voller einfacher 3-Achsen-Maschinen zu übertreffen.

Weniger Ausschuss durch Handhabungs- und Ausrichtungsfehler

Jedes Mal, wenn Sie ein Teil auf einer 3-Achsen-Maschine lösen und wieder befestigen, besteht das Risiko:

Fehlausrichtung zwischen Flächen
Toleranzausgleich über mehrere Seiten
Bedienerfehler und beschädigte Teile

Mit 5-Achsen werden mehr Arbeiten in einem einzigen Spannvorgang erledigt, was bedeutet:

Weniger Ausschuss
Konstantere Genauigkeit und Wiederholbarkeit
Weniger Zeit für Nachbearbeitung fehlerhafter Teile

Bei hochwertigen Teilen wie Luft- und Raumfahrtkomponenten oder medizinischen Implantaten kann die Reduzierung von Ausschuss allein den Einsatz von 5-Achsen rechtfertigen. Wenn Sie solche Arbeiten bearbeiten, lohnt es sich, einen Spezialisten zu konsultieren CNC-Bearbeitungsservice anstatt es auf 3 Achsen zu erzwingen.

Programmierzeit, CAM und Erfahrungsniveau

Ja, die Programmierung mit 5 Achsen ist anspruchsvoller:

Sie benötigen CAM, das 5-Achsen-fähig ist und einen soliden Postprozessor.
Programmierer müssen Werkzeugorientierung, Kollisionsprüfungen und Mehr-Achsen-Strategien verstehen.
Einrichtungsmitarbeiter und Bediener benötigen Schulungen zu Messungen, Werkstückoffsets und sicheren Maschinenbewegungen.

Aber sobald der Arbeitsablauf optimiert ist, insbesondere bei Wiederholaufträgen, gleichen die Zeiteinsparungen an der Maschine den zusätzlichen Programmieraufwand mehr als aus – insbesondere bei komplexen Geometrien, Laufrädern, Formen und mehrseitigen Gehäusen.

Sie können auch mit 3+2 (indexierte 5-Achsen) beginnen, um die Programmierung zu vereinfachen, und nur bei Bedarf auf vollständige gleichzeitige 5-Achsen umsteigen.

Stundensatz vs. Gesamtkosten pro Teil

Eine häufige Falle: nur auf den Stundensatz der Maschine.

5-Achsen-Maschinenrate: höher pro Stunde
3-Achsen-Maschinenrate: niedriger pro Stunde

Aber was zählt, ist:

Gesamtkosten pro Teil = (Maschinenzeit + Rüstzeit + Programmierung + Vorrichtungen + Ausschuss) / produzierte Teile

5-Achsen gewinnt oft, wenn:

Rüstzeit von Stunden auf Minuten reduziert wird
Mehrere Vorrichtungen durch eine intelligente Einrichtung ersetzt werden
Ausschuss und Nacharbeit auf fast null reduziert werden
Sie unbemannt oder mit leichter Besetzung laufende Schichten fahren können

Wenn 5-Achsen günstiger wird als 3-Achsen

5-Achsen-CNC wird in der Regel günstiger als 3-Achsen, wenn:

Teile benötigen 3+ Rüstvorgänge auf einer 3-Achsen-Maschine fertiggestellt werden
Sie verfolgen enge Toleranzen über mehrere Flächen und Winkel
Es gibt Untercuts, tiefe Hohlräume, komplexe Kurven oder Verbundwinkel
Sie betreiben wiederholte Chargen der gleichen komplexen Teile
Vorrichtungen und manuelles Entgraten/manuelle Nachbearbeitung fressen den Gewinn auf

Als Faustregel:

Einfache, flache, prismatische Teile → Bleiben Sie auf 3 Achsen.
Komplexe, mehrseitige oder stark konturierte Teile → 5 Achsen ergeben oft niedrigere tatsächliche Kosten pro Teil, selbst bei einem höheren Maschinensatz.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, lasse ich normalerweise beide Szenarien durchlaufen: Ich quotiere das Teil als 3-Achsen-Bearbeitung (mehrere Aufspannungen, Vorrichtungen und manuelle Nachbearbeitung) und als 5-Achsen-Bearbeitung (weniger Aufspannungen, besserer Werkzeugzugang). Die Zahlen machen die Antwort sehr deutlich, insbesondere bei Kleinserien mit hoher Variantenvielfalt und Branchen wie Robotik, Luft- und Raumfahrt und Präzisionswerkzeuge. Für detailliertere Aufschlüsselungen und Beispiele teile ich reale Werkstattszenarien auf unserem CNC-Bearbeitungsblog.

Praktische Checkliste: 3-Achsen- vs. 5-Achsen-CNC-Bearbeitung

Verwenden Sie diese kurze Checkliste, um zu entscheiden, ob Sie wirklich eine 5-Achsen-CNC-Bearbeitung benötigen oder ob eine 3-Achsen-Bearbeitung ausreicht.

1. Teilegeometrie & Merkmale

Fragen Sie sich:

Muss ich mehr als 3–4 Seiten in einem Arbeitsgang bearbeiten?
Gibt es zusammengesetzte Winkel, Fasen oder Löcher, die nicht normal zu einer flachen Fläche verlaufen?
Beliebig Hinterschnitte, tiefe Hohlräume oder geformte 3D-Oberflächen?
Können alle Funktionen erreicht werden, wenn das Werkzeug direkt nach unten zeigt (nur Z-Achse)?

Wenn alles von oben oder mit einfachen Drehungen erreichbar ist → 3-Achsen sind in der Regel ausreichend.
Wenn mehrere Winkel und Flächen in einer Einrichtung benötigt werden → Sie befinden sich im Bereich der 5-Achsen.

2. Toleranzen, Oberflächenfinish, Qualität

Definieren Sie, was Sie tatsächlich benötigen:

Toleranzen über mehrere Flächen hinweg
- Locker: ±0,1 mm (±0,004") → 3-Achsen + zusätzliche Einstellungen sind oft in Ordnung
- Eng über mehrere Winkel/Flächen: ±0,01–0,02 mm → 5-Achsen helfen sehr
Oberflächenfinish bei 3D-Formen
- Flache und einfache Taschen → 3-Achsen
- Sanfte organische Kurven, turbineähnliche Formen, Formen → 5-Achsen für bessere Schwalbenschwänze & Fluss

Wenn Sie anspruchsvolle Kunststoffe wie PTFE or PEEK, konsistente Orientierung und weniger Einstellungen auf einer 5-Achsen-Maschine können helfen, Genauigkeit und Oberflächenqualität zu stabilisieren. Genau so gehen wir bei hochpräzisen Teilen in Materialien wie PTFE und PEEK.

3. Volumen, Wiederholaufträge und Zeitplan

Denken Sie an die Gesamtkosten, nicht nur an die Maschinenstundensatz:

Kleine Stückzahlen / Prototypen
- Einfache Teile → 3-Achsen sind mehr als ausreichend
- Komplexe Mehrwinkelteile → 5-Achsen spart Rüstzeit, auch bei niedrigen Stückzahlen
Hohe Stückzahlen / Wiederholaufträge
- Wenn Sie dasselbe komplexe Teil immer wieder herstellen, kann die 5-Achsen-Technologie:
  - Rüstzeiten reduzieren
  - Handhabungsfehler reduzieren
  - Gesamtkosten pro Teil im Laufe der Zeit senken

Wenn Rüstzeiten, Inspektionen und Vorrichtungen Ihre Durchlaufzeit verkürzen, ist 5-Achsen-Bearbeitung finanziell sinnvoll.

4. Material & Zerspanbarkeit

Fragen Sie:

Ist das Material hart, schmierig oder teuer (z. B. Titan, Inconel, PEEK, Speziallegierungen)?
Benötigen Sie kurze, steife Werkzeuge um Rattern zu vermeiden?
Müssen Sie Wärme und Werkzeugverschleiß mit besseren Werkzeugwinkeln unter Kontrolle halten?

5-Achsen ermöglicht Ihnen:

Werkzeuge kurz und steif halten
Das Werkzeug neigen, um den Schnittwinkel zu optimieren
Dies ist ein großer Vorteil bei harten Metallen und hochwertigen Kunststoffen, bei denen Ausschuss kostspielig ist.

5. Versuchen Sie 3+2 (indexiertes 5-Achsen) als Mittelweg

3+2-Bearbeitung (indexiertes 5-Achsen) = die Drehachsen positionieren das Teil, dann schneiden Sie mit 3-Achs-Bewegungen.

Perfekt wenn:

Sie benötigen Mehrseitenbearbeitung in weniger Rüstvorgängen
Aber Sie keine vollständigen gleichzeitigen 5-Achs-Bewegungen benötigen auf gestalteten Oberflächen

Verwenden Sie 3+2, wenn:

Ihr Teil mehrere geneigte Flächen oder Lochmuster hat
Sie Genauigkeit zwischen den Flächen ohne endloses Umspannen wünschen
Sie vom 3-Achs-Bearbeitung auf fortgeschrittene Mehr-Achs-Bearbeitung umsteigen

6. Drehmaschine vs vollständige 5-Achs-Bearbeitung

Fügen Sie eine Drehmaschine zu 3-Achs hinzu, wenn:

Teile hauptsächlich prismatisch sind (Blöcke, Wellen, Halterungen)
Sie nur benötigen 4. Achs-Indexierung für zusätzliche Flächen
Das Budget ist knapp, und vollständige 5-Achs-Bearbeitung ist übertrieben

Wechseln Sie zu vollständiger 5-Achs-Bearbeitung, wenn:

Echte 3D-Oberflächen, Klingen, Laufräder oder Formen beteiligt sind
Sie benötigen kontinuierliche Werkzeugorientierung Änderungen während des Schneidens
Sie streben nach hoher Effizienz und Präzision bei komplexer Geometrie

7. Wie man mit Ihrem CNC-Lieferanten oder Ihrer Werkstatt spricht

Wenn Sie Teile versenden, teilen Sie mit:

3D-Modell + 2D-Zeichnung mit:
- Toleranzen (insbesondere über mehrere Flächen hinweg)
- Kritische Oberflächen & Oberflächenbearbeitungen
Erwartet Volumen und Wiederholfrequenz
Material und alle besonderen Anforderungen (z. B. medizinisch, Luft- und Raumfahrt, lebensmittelecht)
Wo Sie derzeit Schwierigkeiten haben:
- Zu viele Rüstvorgänge?
- Ausrichtungsfehler?
- Zu viel manuelles Entgraten/Polieren?

Sagen Sie der Werkstatt offen:
„Ich möchte wissen, ob dies auf 3-Achsen, 3+2 oder vollständigen 5-Achsen besser ist, und warum.“

Ein guter Partner wird Sie durch die Optionen führen und Ihnen helfen, Überzahlungen für 5-Achsen zu vermeiden, wenn 3-Achsen ausreichen — oder Unterdimensionierung, wenn Ihre Geometrie eindeutig Mehr-Achs-CNC-Bearbeitung erfordert.

Häufige Bedenken und FAQs zum Umstieg auf 5-Achsen CNC

Kann eine 3-Achsen-CNC die meisten alltäglichen Arbeiten bewältigen?

Ja. Für die meisten flachen Teile, einfache 2,5D-Taschen, gebohrte Lochmuster und grundlegende Halterungen 3-Achsen-CNC-Bearbeitung ist mehr als ausreichend. Wenn Ihre Teile hauptsächlich prismatisch sind, Merkmale auf einer oder zwei Flächen haben und keine kniffligen Winkel benötigen, bleibt die 3-Achsen-Technologie kostengünstig und einfach zu programmieren. Viele Werkstätten führen über 80 % ihrer Arbeiten mit Standard- 3-Achsen-Fräsmaschinen durch, ohne Probleme.

Lohnt sich die 5-Achsen-Bearbeitung für meine Art von Teilen?

Es lohnt sich, wenn:

Sie mehrere Aufspannungen benötigen, um alle Seiten zu erreichen.
Sie enge Toleranzen auf mehreren Flächen und Winkeln benötigen.
Sie viel Wert auf Oberflächenqualität bei 3D- oder skulpturalen Oberflächen legen.
Sie Stunden mit maßgeschneiderten Vorrichtungen und Handfinish verschwenden.

Wenn das Ihre Realität ist, 5-Achs-Bearbeitung senkt die 5-Achsen-Bearbeitung oft die Gesamtkosten der Teile, auch wenn der Stundensatz höher ist. Für hochmischige, komplexe Arbeiten (häufig in Luft- und Raumfahrt, Robotik, Medizin und Werkzeugbau) gewinnt die 5-Achsen-Technologie in Bezug auf Flexibilität und Konsistenz.

Welche Teile erfordern grundsätzlich ab Tag eins 5-Achsen?

Sie befinden sich im echten 5-Achsen-Bereich wenn Teile so aussehen:

Turbinenblätter, Blisks, Impeller oder komplexe Pumpenräder.
Orthopädische Implantate, chirurgische Instrumente und organische Freiformformen.
Formen, Werkzeuge und tiefe Kavitäten mit komplexen Entformungswinkeln.
Mehrseitige Gehäuse mit Anschlüssen, Bossen und Lochmustern in Winkeln.

Wenn Sie Unterkanten, steile Wände und Merkmale auf 3–5 Flächen sehen, die perfekt ausgerichtet sein müssen, sind Sie hier richtig Mehrachsen-CNC-Bearbeitung land.

Wie steil ist die Lernkurve beim 5-Achsen-Programmieren?

Sie ist real, aber mit den richtigen Werkzeugen beherrschbar:

Moderne CAM-Software macht 5-Achsen-Programmierung viel einfacher als früher.
Der wichtigste Schritt ist das Verständnis von Werkzeugneigung, Kollisionsvermeidung und sicheren Rückzügen.
Wenn Sie bereits 3-Achsen programmieren und gute CAM-Gewohnheiten haben, starten Sie nicht bei null.

Planen Sie:

Zusätzliche Zeit für die Feinabstimmung des Nachbearbeiters.
Testfräsungen an einfacheren Teilen, bevor Sie auf vollständige gleichzeitige 5-Achsen-Programmierung umsteigen.