CNC 기계
산업 제조
사람들이 다축 CNC 가공 또는 다중 가공에 대해 이야기할 때 5축 CNC 가공 고급 제조 방법에서 항상 언급됩니다. 전체 5축 CNC 가공은 5개의 다른 축에서 도구 또는 공작물을 동시에 이동하는 기계의 처리 능력을 의미합니다. 5축 CNC 머시닝은 CNC 머시닝 프로세스의 보다 발전되고 정교한 버전으로 간주됩니다.
우리 모두 알다시피 5축 CNC 가공은 5축 CNC 기계로 이루어집니다. 오늘날 5축 CNC 기계는 더 나은 표면 마감으로 복잡한 모양을 만드는 데 매우 우수한 것으로 간주됩니다. 사람들은 일단 CNC 기계 공장에서 5축 CNC 기계가 작동하는 방식을 이해하면 5축 CNC 가공에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다.
5축 가공 공정에는 X, Y, Z축에 비해 2개의 추가 축이 있습니다. 두 개의 추가 축은 A와 B, A와 C 또는 B와 C 축일 수 있습니다. 그들은 매우 복잡한 모양의 가공 공정을 완료하는 데 관여합니다. 이제 문제는 5축 CNC 가공 프로세스에서 다른 두 축이 어떻게 배치되는지입니다.
추가 2개의 축은 작업 재료가 고정된 테이블의 이동으로 활용됩니다. 따라서 테이블은 절삭 공구를 중심으로 어느 쪽이든 360도 회전할 수 있어 기계가 측면 절삭에 접근할 수 있습니다. 한편, A, B 또는 C 위치와 같은 단일 축 이동을 고려하면 회전은 180도로 제한됩니다. 5축 가공 공정에서는 정지된 작업 재료에 대해 공구 헤드가 휘거나 테이블에 틸트 위치를 제공하는 각도로 테이블이 회전하거나 이동합니다. 기능 요구 사항에 따라 테이블을 다양한 각도로 기울여 복잡한 모양을 만들 수 있습니다. 요구되는 제작품의 대상이 되는 물체의 크기와 무게에 따라 테이블의 회전 또는 회전의 선택이 결정됩니다. 작업이 무거우면 스위블을 하고, 그렇지 않으면 5축 가공을 테이블 틸트와 함께 진행하여 필요한 가공 공정을 수행합니다. 5축 CNC 기계의 종류에 따라 5축 가공에도 다양한 종류가 있습니다.
시장의 다양한 요구를 충족하기 위해 CNC 장비 제조업체는 다양한 유형의 5축 CNC 기계를 제공했습니다. 종류별로는 테이블 회전이나 절삭공구의 방향에 따른 이동의 유연성에 근본적인 차이가 있습니다. 주로 다음 5가지 유형의 5축 CNC 기계로 결론지어집니다.
1. 더블 피벗 스핀들 헤드 유형
이 유형에서는 두 개의 회전 좌표가 도구 축의 방향을 직접 제어합니다.
2. 피칭 스윙 헤드 유형
두 좌표축은 도구의 상단에 있지만 회전축은 선형 축에 수직이 아닙니다.
3. 이중 회전식 테이블
이러한 유형의 5축 가공은 두 개의 회전 좌표가 공간의 회전을 직접 제어합니다.
4. 피칭 작업 테이블 유형
두 좌표축은 작업대에 있지만 회전축은 선형 축에 수직이 아닙니다.
5. 로터리 테이블 + 피벗 스핀들 헤드 유형
이 유형에서는 두 개의 회전 좌표가 서로 다른 위치에서 작동합니다. 하나는 도구에 작용하고 다른 하나는 공작물에 작용합니다.
많은 사람들이 수년 동안 CNC 가공 산업을 탐구했지만 여전히 5축 CNC 가공과 5면 가공을 구별하지 못합니다. 종종 혼동을 일으키거나 5축 CNC 가공을 5면 가공이라고 생각하기도 합니다. 사실, 그들은 서로 다릅니다. 이 섹션에서는 차이점을 자세히 설명합니다.
3+2 CNC 머시닝이란 머시닝 센터의 3축에 회전 1개, 틸트 1개를 더한 것을 의미합니다. 3+2 CNC 가공은 5면 가공이라고도 합니다. 이는 단일 설정으로 부품의 5개 면을 가공할 수 있음을 의미합니다.
이 버전의 CNC 가공 프로세스에서는 3개의 축이 동시에 사용되는 반면 다른 2개의 축은 제조 대상 작업의 위치를 변경하는 데 사용됩니다. 예를 들어 X, Y 및 C 축을 동시에 제어하는 경우 Z 및 A 축은 위치 지정 목적으로 활용됩니다.
4+1 CNC 가공은 5축 기계 구조를 사용하지만 회전 축 또는 틸트 축 중 하나를 고정된 상태로 유지하는 것을 의미합니다. 4+1 가공은 3+2 CNC 가공보다 더 효율적입니다. 그러나 아직 완전한 5축 CNC 가공은 아닙니다.
이 가공 프로세스에서 4개의 축이 동시에 사용되는 반면 포지셔닝 기능을 위해 배치될 하나의 축만 그대로 유지됩니다. 예를 들어 X, Y, B 및 C 축을 동시에 따라갈 수 있고 Z축은 재료의 위치를 설정하는 데 사용됩니다.
전체 5축 가공과 관련하여 기계의 5개 축 모두가 동시에 이동하는 것을 말합니다(3개의 선형 축, 1개의 회전축 및 1개의 틸트 축). 매우 복잡한 부품을 생산할 수 있습니다. 5축 링키지 가공입니다.
이 경우 모든 5축이 동시에 작동하여 고급 결과를 얻습니다. X, Y 및 Z 축과 같은 기존의 3축은 병진 운동을 위해 배치되는 반면 다른 두 축은 일반적으로 B 및 C 축이라고 하며 다음에 따라 도구 또는 작업 포스트의 틸트 또는 완전한 회전에 사용됩니다. CNC 기계의 특징.
5축 CNC 가공 후크 표면 가공, 특이한 형상 가공, 중공 가공, 경사 구멍 등에 적합한 방법입니다. 반면 5면 가공은 3축 가공과 유사하지만 더 능합니다. 5면만 처리할 수 있지만 한 번의 설정으로 일부 특수 가공을 수행할 수 없습니다.
5축 CNC 기계의 프로그래밍 절차는 사용자가 먼저 원하는 제품의 CAD 모델을 생성하는 기존의 3축 CNC 기계와 매우 유사합니다. 그런 다음 소프트웨어는 그에 따라 부품 모델에 대한 G 코드를 생성했습니다. 그러나 5축 CNC 기계는 G 코드를 좀 더 복잡하게 만드는 축 값 외에 각도 값을 포함합니다. 각도는 5축 CNC 기계의 테이블과 헤드의 구성에 따라 정의됩니다.
5축 기계에 사용되는 도구도 형상과 모양 면에서 업그레이드되었습니다. 절삭 공구의 보다 신속한 모양과 형상은 최종 제품의 공차 및 맞춤 형태에서 더 나은 결과를 제공합니다. 그러나 재료의 종류는 절단 재료의 강도에 따라 달라지는 기존 방법과 여전히 유사합니다.
5축 CNC 기계의 가격은 일반적으로 매우 높으며 CNC 기계의 기능과 유형에 따라 많이 다릅니다. 비용은 다양한 요인에 따라 $10,000에서 $500,000까지 다양합니다. 그러나 제조 능력이 낮은 소규모 산업은 이러한 혁신적인 기술의 서비스를 시간당 요금으로 얻을 수 있습니다. 5축 CNC 기계를 제조하는 회사는 일반적으로 5축 CNC 가공과 관련하여 이러한 맞춤형 솔루션을 제공합니다.
테이블 테이블, 헤드 테이블 및 헤드 헤드는 일반적인 5축 CNC 기계 조합의 예입니다.
첫 번째 구성은 트러니언 테이블 머신으로도 특징지어지는 테이블 테이블 구성입니다. 두 로터리 축은 모두 트러니언 테이블에 포함되어 있으며 헤드는 항상 고정되어 테이블에서 부품을 회전합니다. 이 설정은 표준 3축 CNC 기계를 기반으로 하며 두 개의 로터리 축이 공작물을 원하는 방향으로 배치하는 데 사용됩니다. 트러니언 CNC 기계는 더 나은 언더컷 기능, 더 큰 작업량, 더 나은 속도와 내구성을 제공합니다. 헤드 헤드 또는 헤드 테이블 구성에서 사용할 수 있는 회전 또는 굴절식 헤드 기계는 두 번째 5축 기계 구성입니다.
헤드가 모든 회전을 수행하는 트러니언 스타일의 헤드 헤드 머신과 달리 테이블은 정적입니다. 헤드 테이블 기계는 다른 쪽에서 틸팅 헤드와 회전 테이블로 구성되어 더 짧거나 더 표준 길이의 툴링을 사용할 수 있습니다. 스위블 헤드 기계는 작은 공간에 맞게 블록 주위로 공구 헤드를 이동할 수 있습니다. 스핀들을 회전시키면 로터리 축이 설정되므로 5축 CNC 기계에서 더 무거운 재료를 쉽게 가공하고 성형할 수 있습니다.
5축 CNC 기계의 이점은 방대합니다. 이 기계는 매우 매끄럽고 복잡한 모양이 필요한 의료 기기, 고급 표면 마감과 매끄러운 끝이 필요한 항공 우주 장비, 엄격한 허용 오차가 필요하고 제품을 대량으로 제조해야 하는 기타 부문과 같은 다양한 제조 그룹에서 사용됩니다.
5축 가공 공정의 기본 요구 사항 중 하나는 빼기 공정을 수행하고 기존의 3축 CNC 가공으로 얻기 어려운 복잡한 형상을 얻을 수 있는 민첩성입니다. 예를 들어, 다른 각도에서 재료 조각의 다른 면에서 동시에 절단, 드릴링 및 태핑 작업이 필요한 경우 간단한 CNC 기계는 그렇게 하려면 많은 노력이 필요합니다. 사용자가 간단한 CNC 가공 공정으로 간다면 절단 공정 전반에 걸쳐 각도를 만들기 위해 작업 위치를 변경해야 합니다. 그렇게 하려면 많은 시간과 노력이 필요합니다. 5축 CNC 기계가 작업을 효율적으로 마무리하는 곳입니다.
5축 CNC 기계는 이러한 모양과 각도를 한 번에 생성할 수 있으므로 정확도와 표면 마감 품질이 향상되어 시간과 노력이 줄어듭니다. 다른 모양과 기하학이 달성되고 리드 타임이 단축되면 균일한 믹스 생산으로 생산량이 증가합니다. 항공 우주, 자동차, 의료 및 기타 유사 산업과 같은 산업에서는 제품이 매우 정확하고 정확한 프로파일을 필요로 하는 5축 가공이 가장 적합합니다. 기계 가공 과정에서 사람의 개입이 줄어들기 때문에 5축 CNC 기계로 높은 공차와 표준이 달성됩니다. 좋은 CAD(Computer-Aided Design) 지식과 재료 선택을 갖춘 올바른 기계를 가진 사람은 5축 CNC 기계를 활용하여 회사 제조와 별도로 제품을 만들 수 있습니다.
여기까지 왔을 때 5축 CNC 기계의 장점을 다음과 같이 결론지을 수 있습니다.
CNC 기계에 대한 G 코드를 생성하는 절차는 모든 모델링 소프트웨어에서 설계된 CAD 모델에서 시작됩니다. 그런 다음 CAD 모델은 일반적으로 스핀들의 속도, 이송 및 절삭 공구의 축 이동과 같은 필요한 모든 정보를 포함하는 알고리즘, 즉 G 코드로 변환됩니다. 5축 CNC 기계의 고속 절삭 공구를 제어하는 데 사용되는 알고리즘은 기존의 3축 가공 G-Code와 크게 다르지 않습니다. 그러나, 절삭공구의 다른 각도나 경사진 위치에서의 이동은 전진각과 곡률경로에 대한 정보를 필요로 한다.
5축에서 프로그래밍할 때 회전 동작과 위치를 제어하는 두 가지 가능성이 있습니다. 회전 각도 또는 도구 벡터를 사용하여 데이터를 출력할 수 있습니다. 도구 벡터는 기본적으로 특정 각도로 회전하거나 기울이기 위해 도구에 정보를 제공하는 X, Y 및 Z 축 끝에 배치되는 명령입니다. 응용 프로그램은 IJK 도구 벡터를 사용하기 때문에 각기 다른 기계 설정에 고유합니다. 기계는 특정 축 콜아웃(A, B 또는 C)을 명령하지 않기 때문에 명령된 위치 및 틸트 각도에 도구를 배치하는 데 사용할 수 있는 모든 축을 사용할 수 있습니다. 이러한 유연성 덕분에 기계 구성에 관계없이 작업장에 있는 여러 기계에서 프로그래밍된 동일한 부품을 공유할 수 있습니다.
5축 CNC 기계에 배포되는 G 코드를 생성하는 데 사용할 수 있는 다양한 CNC 프로그래밍 소프트웨어가 있습니다. Autodesk, Mastercam, Siemens NX, PowerMill 및 Edgecam과 같은 소프트웨어는 5축 기계를 프로그래밍하는 데 가장 일반적으로 사용되는 소프트웨어입니다.
5축 CNC 기계에서 작업을 절단하거나 성형하는 데 사용되는 절삭 공구 재료는 3축 CNC 기계와 다르지 않습니다. 그러나 공구 고정 스테이션은 상당히 다르며 5축 CNC의 공구 교환 기능은 훨씬 업그레이드되었습니다. 또한 자동 공작물 교환 또는 자동 팔레트 교환기가 포함되어 제조 공정 중 절삭 공구 및 재료와의 인간 상호 작용을 줄여줍니다. 이러한 유연성은 또한 모든 제조 회사의 효율성을 높이는 High Mix 또는 Low Volume 생산을 가능하게 합니다. 5축 CNC 머시닝의 경우 자동 공구 교환기 매거진에 60~120개의 툴링 스테이션이 있습니다. 더 많은 수의 툴링 스테이션은 매우 복잡한 디자인 작업을 조정할 수 있습니다.
절삭 공구 재료의 선택은 공구 재료가 작업할 재료보다 40~60% 더 강해야 하는 것과 같은 다양한 요인에 따라 달라집니다. 마찬가지로 마찰 계수가 낮고 열전도율이 높아야 합니다. 또한 절삭공구 재료의 제작이 용이하여 쉽게 접근할 수 있어야 합니다. CNC 가공에 사용되는 일부 절단 재료는 다음과 같습니다.
탄소강
이 재료는 가용성과 저렴한 비용으로 인해 CNC 가공에 가장 많이 사용되는 절단 재료입니다. 여기에는 탄소 함량이 0.6~1.5%인 소량의 망간과 규소가 포함되어 있습니다.
고속강
이 소재는 내구성과 높은 내마모성으로 인해 CNC 가공에 두 번째로 많이 사용됩니다. 적당한 양의 탄소강과 함께 텅스텐, 크롬, 몰리브덴을 함유하고 있습니다.
초경합금
이 재료는 내열성이 높고 섭씨 1000도와 같은 온도를 견딜 수 있기 때문에 초고속 절단 재료 작업에 사용됩니다. 그 구성은 주로 텅스텐, 티타늄 및 탄탈륨을 포함합니다.
도자기
이 소재는 화학적으로 불활성이며 부식되지 않으므로 부식성 환경에서 금속 절삭 공구에 비해 더 오래 사용할 수 있습니다. 이러한 도구는 HSS보다 10배 더 빠릅니다. 그들의 재료는 주로 질화규소와 산화알루미늄으로 구성되어 있습니다.
기타 절삭 공구 재료로는 다이아몬드 팁, 탄소 붕소 질화물 또는 서멧이 있습니다.
5축 절삭공구는 기존의 절삭공구와 약간 다른데, 각도절단을 하기 때문에 모양이 유연해야 작업을 수행할 수 있습니다.
엔드밀: 이들은 특히 5축 CNC 기계에서 재료를 제거하는 데 사용할 수 있는 회전식 절단 도구입니다. 드릴 비트와 같은 엔드밀은 보다 다용도 가공 작업에 사용됩니다. 엔드밀은 드릴 비트와 달리 재료에 대해 축 방향으로 절단할 수 있는 모든 방향으로 절단하는 측면 절단 도구입니다. 엔드밀의 다양한 범주는 다음과 같습니다.
볼 노즈 엔드밀: 이 유형의 엔드밀은 최상급 곡선 프로파일을 생성하는 이상적인 3D 윤곽 동작을 가지고 있습니다. 도구 축을 기울이면 플루트가 재료를 잡고 밀지 않고 부품에서 잡아당겨 재료 자체, 커터 및 부품 표면에 쌓이게 됩니다.
V-비트: 이것들도 일종의 엔드밀이며 일반적으로 90 o 의 두 가지 변형으로 제공됩니다. 또는 60 o 이는 제조 중인 재료에 필요한 함몰에 전적으로 의존합니다.
멀티플루트 엔드밀: 절삭 공구에 더 많은 플루트와 함께 더 많은 모서리가 있을 때 가공 공정은 더 높은 속도와 이송을 유지할 수 있습니다. 또한 추가 플루트가 공구의 절삭 표면을 증가시켜 공구 수명을 연장합니다. 이러한 이점은 훨씬 더 높은 금속 제거율, 더 나은 표면 조도 및 전체 비용 제어로 이어집니다.
트위스트 드릴: 이 절단 도구에는 작업에서 재료를 제거하기 위해 양면이 있는 2개의 홈이 있습니다. 이들은 NC 가공에 사용되는 가장 일반적인 유형의 절삭 공구입니다. 다른 절삭 공구, 생크, 몸체 및 절삭 날과 같이 세 가지 주요 부분이 있습니다.
5 축 CNC 기계의 구매 비용은 많이 다릅니다. 천 달러에서 50만 달러까지 다양할 수 있습니다. 가격은 CNC 기계의 크기, 기능 및 유형에 따라 다릅니다. 5축 CNC 기계의 가격 변동에 대한 몇 가지 중요한 요소는 다음과 같습니다.
다양한 유형의 5축 CNC 기계에 대한 몇 가지 간단한 비교가 아래에 나와 있습니다.
일반적으로 5축 CNC 기계의 가격은 상당히 높지만 5축 CNC 기계 서비스가 필요한 사람은 누구나 시간당 비용으로 맞춤형 CNC 제조를 받을 수도 있습니다.
5축 CNC 가공의 필요성은 부드러운 마무리, 정확한 공차 및 적은 시간으로 인해 전 세계적으로 증가했습니다. 그러나 소량 제조의 경우 CNC 기계는 작업이 충분하지 않거나 오랫동안 필요하지 않을 때 CNC 기계를 구입하고 최대값을 얻지 못하는 데 비용이 많이 들 수 있습니다. 따라서 대기업이나 제조업체도 CNC 가공 서비스를 제공합니다. 서비스는 시간당 요금이 부과됩니다. 5축 기계의 시간당 가격은 CNC 기계 유형에 따라 다를 수 있습니다. 그러나 고객은 이러한 서비스를 통해 맞춤형 솔루션과 맞춤형 부품 제조를 얻을 수 있습니다. 5축 CNC 머시닝 서비스의 가격은 $50에서 $200 사이이며 서비스 제공 회사에서 협상하고 직접 거래할 수 있습니다.
5축 CNC 가공은 실제로 5면 CNC 가공과 다릅니다. 5축 CNC 기계에는 5가지 유형이 있습니다. 전문적인 관점에서 볼 때 3+2 가공 및 4+1 가공과 같은 다축 가공은 모두 5축 가공입니다. 그들이 할 수 있는 것은 5면 가공입니다. 그러나 4+1CNC 처리는 3+2 처리보다 더 능력이 있습니다.
CNC 기계
황동은 다양한 바람직한 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 일반적으로 사용되는 금속입니다. 합금에는 구리, 아연 및 마그네슘, 철 및 납과 같은 기타 금속이 포함됩니다. 이러한 금속은 모두 특성에 기여하며 납을 포함하면 기계 가공이 매우 용이합니다. 이것이 금속이 황동 CNC 가공에 매우 적합한 이유입니다. 이 CNC 가공 황동 가이드에서는 황동의 특성과 맞춤형 황동 부품에 사용되는 다양한 황동 등급을 조사합니다. 또한 황동 제조의 응용 프로그램과 가공 프로젝트를 위해 황동을 선택할 때 고려해야 할 요소를 검토합니다. CNC 가공
근거 5축 CNC 연삭기는 일반적으로 밀링 커터와 다른 종류의 공구 비트를 형성하고 연마하는 데 사용되는 커터 그라인더입니다. 일련의 연삭 도구를 사용하는 5축 CNC 도구 연삭기는 다양한 연삭 작업을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 표면 연삭, 원통형 연삭 또는 복잡한 형상 성형. 5축 CNC 연삭기는 제공하는 CNC 시스템의 높은 정밀도와 복잡한 작업으로 인해 점점 더 대중화되고 있습니다. CNC라는 용어는 Computer Numerical Control의 약자로, 5축 CNC 연삭기는 스톡 재료를 연삭하기 위해 절삭 공구를