3축, 4축, 5축 CNC 가공이란 무엇입니까?

CNC 가공은 컴퓨터로 제어되는 공작기계를 사용해 부품을 가공하는 기술이다. 분야에서는 CNC 가공, 우리는 머시닝 센터의 복잡성과 처리할 수 있는 기하학적 형태의 범위를 설명하는 3축, 4축, 5축 CNC 가공과 같은 용어를 자주 듣습니다.

그렇다면 3축, 4축, 5축의 차이점은 무엇일까요? 장점은 무엇입니까? 가공에 적합한 제품은 무엇입니까? 더 많은 관련 정보를 보려면 계속 읽어보세요.

3축 CNC 가공 개요

3축 CNC 가공은 가장 간단한 CNC 가공 방법입니다. 3축 가공에서는 공작물은 고정된 상태로 회전 공구는 X Y를 따라 이동합니다. Z는 상하, 전후, 좌우 등 XNUMX개의 축을 따라 이동합니다.

세 개의 축은 한 번에 하나의 면만 처리할 수 있는데, 이는 여러 면에 구멍이나 홈을 가공해야 하는 많은 부품의 한계입니다.

4축 및 5축 머시닝센터에 비해 3축 가공은 2D 및 2.5D 패턴 조각, 슬롯 및 표면 밀링과 같은 단순한 평면 및 XNUMX차원 형상 가공에 적합하며, 나사산이 달린 기계 축, 드릴링 등에 맞춰 구멍을 정렬합니다.

3축 가공의 장점과 단점

비용 측면에서 3축 CNC 기계는 더 높은 축의 대안에 비해 상당한 가격 이점을 가지고 있습니다. 중소기업(SME)과 스타트업은 제한된 예산 내에서 효율적이고 안정적인 가공 장비를 얻을 수 있습니다. 또한 상대적으로 간단한 사용자 인터페이스와 제어 로직을 갖춘 3축 가공을 통해 CNC 기계 운영자 광범위하고 복잡한 교육 없이 시작할 수 있습니다. 3축 CNC에 필요한 프로그래밍은 간단하므로 생산 담당자가 부품 변경에 필요한 프로그램을 신속하게 수정할 수 있습니다. 기계의 구조가 단순하기 때문에 3축 CNC 기계의 유지관리 비용도 상대적으로 저렴합니다.

그러나 3축 CNC 가공 기술에는 몇 가지 한계가 있습니다. 3축 CNC 가공 속도는 기존 제조 방법에 비해 향상되었지만 고축 CNC 가공에 비해 속도가 상당히 느립니다. 모션 제어를 위한 축이 3개뿐인 3축 CNC 기계는 복잡한 형상의 부품을 제조할 때 어려움을 겪습니다. XNUMX축 CNC 기계는 단일 설정 중에 부품의 한쪽 면만 가공할 수 있으므로 생산 공정 전반에 걸쳐 부품을 자주 재조정해야 하는 경우가 많습니다. 이는 생산 속도를 감소시킬 뿐만 아니라 부품 폐기율도 높일 수 있습니다.

4축 CNC 가공 개요

4축 가공은 3축 가공보다 더 발전된 기술입니다. 4축 CNC 가공에는 수평으로 3° 회전할 수 있는 360축에 x축 회전(a축이라고도 함)을 추가하는 작업이 포함됩니다. XYZ 평면에서 공구를 이동하는 것 외에도 공작물을 Z축에서 회전시킬 수도 있습니다. 이는 4축 가공이 제작된 고정 장치나 절단 도구 없이도 최대 4개의 면에서 작업할 수 있음을 의미합니다.

4축 CNC 가공은 다면체 부품, 회전 각도가 있는 나선형 선(예: 원통형 오일 홈), 나선형 홈, 원통형 캠샤프트, 사이클로이드 등을 가공하는 데 적합합니다. 부품 측면이나 부품에 구멍을 뚫어야 하는 경우 원통 표면에는 4축 CNC 가공이 최선의 선택입니다.

4축 가공의 장점과 단점

4축 CNC 가공은 다면 가공 및 대량 생산에 상당한 이점을 가지고 있습니다. 4축 CNC 기계는 공작물의 3개 측면을 처리할 수 있으므로 여러 설정이 필요하지 않습니다. 이는 대량 생산에 대한 전체 비용을 낮추는 결과를 가져옵니다. 4축 CNC 기계에 비해 4축 기계는 대량 생산에서 더 경쟁력이 있습니다. 또한 XNUMX축 CNC 가공은 항공우주 및 자동차 제조와 같이 고정밀 부품이 필요한 산업에 매우 중요한 보다 엄격한 공차 요구 사항을 달성할 수 있습니다.

그러나 4축 CNC 가공 기술에는 몇 가지 단점도 있습니다. 4축 CNC 기계의 기계 비용은 3축 기계의 기계 비용보다 상대적으로 높습니다. 이는 기업의 초기 투자 비용을 증가시킬 수 있습니다. 4축 CNC 기계에 필요한 고정 장치도 상대적으로 비쌉니다. 단면 가공만 필요한 공작물의 경우 4축 기계용 고정 장치를 사용하는 것은 경제적으로 실행 가능하지 않을 수 있습니다. 따라서 4축 기계 사용 여부를 결정할 때 특정 가공 요구 사항을 고려하는 것이 중요합니다.

5축 CNC 가공 개요

5 축 가공 3축 직선운동(X·Y)으로 수행된다. Z축을 기준으로 XNUMX개의 회전축(A)이 추가된 B축의 운동. 이러한 다축회전과 공구의 이동능력 이러한 기계가 가장 복잡한 작업을 처리할 수 있게 하는 두 가지 필수 특성은 세 방향으로 이루어집니다.

시중에는 두 가지 유형의 5축 CNC 가공이 있습니다. 3+2축 가공 및 연속 5축 가공. 둘 다 모든 평면에서 작동하지만 전자는 인덱싱 4축 기계와 동일한 제한 사항 및 작동 원리를 갖습니다.

3+2축 CNC 가공에서는 회전이 서로 독립적일 수 있지만 두 좌표 평면을 동시에 사용하는 것은 제한됩니다. 반면, 연속 5축 가공에는 이러한 제한이 없습니다. 따라서 뛰어난 제어력을 달성하고 가장 복잡한 기하학적 모양을 쉽게 처리할 수 있습니다.

5축 가공의 장점과 단점

5축 CNC 기계는 복잡한 부품 가공에 있어 전례 없는 가능성을 제공합니다. 독특한 5축 모션 제어를 통해 복잡한 형상을 생산하고 연속 밀링 작업을 수행할 수 있어 생산 속도가 빨라지고 효율성이 향상됩니다. 절단 도구는 5개의 축을 따라 움직일 수 있기 때문에 더 매끄러운 표면과 더 정밀한 부품을 만들 수 있습니다. 또 다른 주목할만한 장점은 5축 CNC 기계에서는 공구를 자주 교체할 필요가 없다는 것입니다. 간단한 형상을 처리하든 복잡한 표면을 처리하든 XNUMX축 장비는 다양한 부품을 생산할 수 있습니다.

그러나 5축 CNC 기계의 많은 장점에도 불구하고 몇 가지 중요한 단점이 있습니다. 3축 CNC 기계에 비해 5축 기계는 가격이 훨씬 비싸므로 소규모 기업에서는 가격이 저렴합니다. 5축 CNC 기계의 작동 및 유지 관리에는 보다 전문적인 교육과 전문 지식이 필요합니다. 복잡성으로 인해 운영자는 자신의 장점을 최대한 활용하려면 특정 기술과 경험을 보유해야 합니다. 또한 이러한 복잡한 기계가 원활하게 작동하고 오작동을 방지하려면 정기적인 유지 관리 및 서비스가 필수적입니다.

3축, 4축, 5축 CNC 가공의 차이점

프로세스 비용, 시간 및 품질 간의 최적의 균형을 보장하려면 CNC 가공의 복잡성과 한계를 이해하는 것이 필수적입니다.
5축, 3축, 4축 CNC 가공 간의 5가지 주요 차이점은 다음과 같습니다.

축의 차이점

3축 가공 기계에는 X, Y가 있습니다. Z의 세 직선 축이 함께 4차원 공간에서 공구의 선형 이동을 제어합니다. 반면 3축 가공에서는 5축 위에 회전축(일반적으로 A 또는 B축)이 추가되어 공구나 공작물이 고정된 점을 중심으로 회전할 수 있습니다. 3축 가공은 XNUMX축 위에 두 개의 회전축(일반적으로 A 및 B축 또는 A 및 C축)을 추가하여 도구가 어떤 방향으로든 처리할 수 있도록 함으로써 더욱 발전합니다. 축 수를 늘리면 가공 장비가 공작물을 더 자유롭게 작동할 수 있어 더 복잡한 가공 작업을 수행할 수 있습니다.

요약: 3, 4, 5축 가공의 축 수와 동작 범위:

• X Y 축이 3개 있습니다. Z축
• X Y, Z 및 A축의 4개 축
• X Y, Z, B, C 축이 포함된 5개 축

비용

3축 구매 및 유지관리 비용 CNC 기계 도구는 상대적으로 낮습니다. 그러나 다중 클램핑 및 위치 지정이 필요할 수 있으므로 복잡한 공작물에는 추가 고정 장치 및 맞춤화가 필요할 수 있으며 이로 인해 전체 비용이 증가할 수 있습니다.
반면, 4축 및 5축 가공 기술은 더욱 발전하고 성능도 향상되었습니다. 따라서 가격은 당연히 더 높습니다. 그러나 단일 고정 장치에서 다중 평면 가공이 가능하므로 클램핑 비용이 절감되고 가공 정확도가 향상됩니다.

정밀도와 정확성

3축 CNC 가공은 정밀하지만 공작물을 반복적으로 클램핑해야 하기 때문에 치수 오차가 누적될 수 있습니다. 대부분의 응용 분야에서는 이 오류가 허용되지만 항공우주 및 자동차 제조와 같은 민감한 응용 분야에서는 더 높은 정확도가 필요할 수 있습니다.

4축 및 5축 CNC 가공은 반복적인 클램핑이 필요하지 않으며 단일 고정구에서 여러 평면을 처리할 수 있어 누적된 치수 오류를 줄이고 더 높은 정확도와 정밀도를 제공합니다.
다시 클램핑할 필요가 없는 경우. 따라서 이론적으로 정확도와 정밀도 측면에서 전반적인 품질은 3축, 4축, 5축 간에 일관됩니다.

배달 시간

단일 머시닝 센터의 경우 5축 CNC 머시닝 센터는 다양한 각도에서 공작물에 접근할 수 있어 가동 중지 시간이 줄어들기 때문에 복잡한 형상을 가공할 때 가장 빠른 속도를 갖습니다.

4축 머시닝 센터는 한 축의 회전을 허용하고 평면 각도 기능만 한 번에 처리할 수 있기 때문에 부차적입니다.
3축 CNC 머시닝 센터는 일반적으로 여러 단계의 처리가 필요하므로 배송 시간이 더 길어질 수 있습니다. 그러나 실제로는 여러 3축 공작 기계의 병렬 처리를 통해 높은 전체 효율성을 달성할 수 있습니다.

응용 프로그램 범위

단순성과 안정성으로 인해 3축 CNC 가공은 평면 패널 및 간단한 XNUMX차원 구조물과 같은 간단한 부품을 제조하는 데 일반적으로 사용됩니다.

4축 및 5축 CNC 가공은 보다 복잡한 표면과 XNUMX차원 형상을 처리할 수 있어 의료 기기, 항공우주 및 기타 분야와 같이 높은 정밀도와 표면 품질이 요구되는 가공 시나리오에 적합합니다.

3축, 4축, 5축 가공 중 어느 것이 더 낫습니까?

제조 산업에서는 절대적으로 더 나은 방법이나 모든 솔루션에 적합한 단일 크기는 없습니다. 올바른 선택은 프로젝트의 복잡성, 전체 예산, 시간 및 품질 요구 사항에 따라 달라집니다.

3축, 4축, 5축은 각각 장단점이 있습니다. 당연히 5축은 더욱 복잡한 3차원 기하학적 형상을 만들 수 있는 반면, 3축은 보다 단순한 작품을 빠르고 일관되게 제작할 수 있습니다.

어느 것이 더 나은 선택인지에 대한 질문에는 답이 없습니다. 비용, 시간, 결과 간의 완벽한 균형을 달성할 수 있는 처리 방법은 특정 프로젝트에 이상적인 선택입니다.

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