올바른 CNC 라우터 선택: 3축 vs 4축 vs 5축 완벽 비교

CNC 라우터 머신 구매 시 몇 축이 필요한지 고민하시나요? 모든 CNC 라우터 구매자의 공통된 고민입니다. 3축, 4축, 5축 CNC 라우터 비교를 시작해보겠습니다.

CNC 라우터 머신 키트의 3축, 4축(4th Axis), 4축, 5축 이해하기

• 5축: X-Y-Z-A-B, X-Y-Z-A-C, X-Y-Z-B-C (스핀들이 좌우로 180° 회전 가능)
• 4축: X-Y-Z-A, X-Y-Z-B, X-Y-Z-C (4축 연동)
• 4축(4th Axis): Y-Z-A, X-Z-A (3축 연동)
• 3축: X-Y-Z (3축 연동)

A, B, C축은 X, Y, Z축에 대응하는 회전축입니다.

3축 CNC 라우터 머신

이 CNC 라우터는 세 가지 축을 동시에 따라 이동합니다.

• X축: 좌우
• Y축: 전후
• Z축: 상하

3축 CNC 라우터는 X, Y, Z축을 동시에 이동하며 가공합니다. X축 절단: 라우터 비트 좌우 이동, Y축: 전후 이동, Z축: 상하 이동. 주로 평면 2D 및 2.5D 부품 절단에 사용. 평면 조각이든 원형 조각이든 평면 조각으로 간주, 펄스 기반 계산.

3축 CNC 라우터

4축(4th Axis) CNC 라우터 머신

일반적으로 3축 CNC 라우터 키트에 회전축(A축) 추가 → 4축 로터리 CNC 라우터. 진짜 4축 CNC 라우터 키트 구별법? 일반적인 4축 3D 실린더 라우팅 예시: 원형 짧은 막대 절단/조각으로 3D 불상 제작. 이 작업은 4축이지만 3축 CNC 시스템으로 작동. X축 또는 Y축으로 회전축 구동, 실제 작업자는 3축 CNC 머신 또는 로터리 4축 CNC 머신.

4축(4th Axis) CNC 라우터

4축 CNC 라우터 머신

4축 CNC 라우터 테이블은 양면 가공 가능(3축은 불가능). 4축 CNC 머신 툴도 X, Y, Z축 보유. X-Y-Z-A, X-Y-Z-B, X-Y-Z-C 의미, 4축 연동으로 4축 동시 작동 가능.

4축 CNC 라우터

4축 vs 4축(4th Axis) 차이점

• 4축: 머신 툴이 X, Y, Z, A축 운동을 동시에 수행. 4축은 머신 툴의 4방향 표현. 통상 X축=좌우, Y축=전후, Z축=상하, A축=회전축 정/부 방향.
• 4축(4th Axis): 머신 툴이 X, Y, Z, A축 운동을 동시에 실행만 가능(연동 안 됨).
• 3축은 4축 연동 동시 실행 불가. 4축 CNC 라우터는 대략 두 유형: 4축 평면 라우터, 4축 3D CNC 라우터. 이름대로 4축 평면 라우터는 소재 한 면만 조각/절단.
• 4축 3D 가공: 머신이 3D 로터리 조각/절단 수행 가능하나 X, Y, Z 중 하나가 A축으로 전환되어 라우팅.

다각도에서 두 유형 3D CNC 머신 차이 설명:

1. 개념적으로 4축과 4축 차이는 X, Y, Z, A 4축 연동 동시 실행 가능 여부.
2. 머신 제어 시스템 관점: 4축 CNC 머신은 4축 연동 시스템, 4축은 3축 연동 시스템.
3. 4축 연동 시스템은 머신 운동 신호에 따라 4축 신호 전송, 3축 연동은 3축 신호 전송(신호 1개 적음).
4. 가공 효과: 4축이 4축보다 더 많이 가공, 더 균일, 데드 앵글 작음, 외관 더 아름다움.
5. 머신 툴 방향 차이: 4축 툴팁 방향 언제든 변경 가능. 4축 툴팁은 항상 공작물 중심 향함. 4축이 4축보다 더 진보적이고 신뢰성 높음. 4축은 3D CNC 라우터 머신 발전 추세. 중요: 시중 3D CNC 라우터 60% 이상이 4축. 4축 3D CNC 머신 선택 시 4축/4축 구별뿐 아니라 자사 가공 조건(공작물 크기, 무게, 경도, 가공 방식) 분석 필수.

5축 CNC 라우터 머신

3, 4축 CNC 머신 키트와 유사하나 두 추가 축 보유. 이 추가 축으로 소재 5개 면 동시 절단 가능 → 프로젝트 시간 단축. 하지만 X축이 더 길어 안정성과 정밀도 저하 가능 → 3, 4축 CNC 라우터 키트보다 더 많은 주의 필요.

5축 CNC 머시닝 센터는 고효율, 고정밀 특징. 공작물 1회 클램핑으로 펜타히드론(5면체) 가공 가능. 5축 연동 고급 수치 제어 시스템 탑재 시 복잡한 공간 곡면 고정밀 가공 가능 → 자동차 부품, 항공기 구조물 등 현대 금형 가공에 더 적합. 5축 수직 머시닝 센터 회전축 두 가지 방식:

1. 테이블 회전축: 베드 위 테이블이 X축 중심 회전 → A축 정의. A축 일반 작동 범위 +30°~-120°. 작업대 중앙에 회전 테이블도 있어 Z축 중심 회전 → C축 정의, C축 360° 회전. A축+C축 조합으로 공작물 고정면(바닥면) 제외한 다른 5면 수직 스핀들로 가공 가능. A축, C축 최소 분해능 보통 0.001° → 공작물 임의 각도 분할, 경사면/경사홀 가공 가능. A, C축이 X, Y, Z 3개 선형축과 연동 시 복잡한 공간 곡면 가공 가능. 고급 CNC 시스템, 서보 시스템, 소프트웨어 지원 필요. 이 배치 장점: 스핀들 구조 상대적 단순, 스핀들 강성 매우 좋음, 제조 비용 상대적 저렴. 단점: 일반 작업대 크게 설계 불가, 하중 용량도 작음. 특히 A축 회전 ≥90° 시 절단 중 공작물이 작업대에 큰 하중 모멘트 가함.
2. 수직 스핀들 헤드 회전: 메인 스핀들 선단에 회전 헤드, Z축 360° 회전 → C축. 회전 헤드에 X축 중심 회전 A축도 있어 일반적으로 ±90° 이상 달성 → 위와 동일 기능. 이 설정 장점: 스핀들 가공 매우 유연, 작업대도 매우 크게 설계 가능, 거대 동체와 여객기 거대 엔진 쉘 가공 가능. 큰 장점: 구형 밀링 커터로 곡면 가공 시 공구 중심선이 가공면과 수직이면 구형 밀링 커터 정점 선속도 0 → 정점 절단면 품질 나쁨. 스핀들 회전 설계로 스핀들이 공작물 상대적 각도 회전 → 구형 밀링 커터 정점 절단 회피, 일정 선속도 보장, 표면 가공 품질 향상. 이 구조는 금형 고정밀 곡면 가공에 인기, 회전 테이블 머시닝 센터로 달성 어려움. 고정밀 회전 위해 고급 회전축에 원형 그레이팅 피드백 장착, 인덱싱 정밀도 수 초 이내. 단점: 스핀들 회전 구조 더 복잡, 제조 비용도 높음.

진짜 5축 vs 가짜 5축

• 진짜 5축은 RTCP 기능 보유. 스핀들 펜들 길이와 회전 테이블 기계 좌표에 따라 자동 변환. 프로그램 작성 시 공작물 좌표만 고려하면 되고 스핀들 펜들 길이와 회전 테이블 위치 고려 불필요. 진짜 5축 여부는 5축 연동 여부에 달리지 않음. 가짜 5축도 5축 연동 가능.
• 스핀들에 RTCP 진짜 5축 알고리즘 있으면 인덱싱 가공 수행. RTCP 기능 있는 진짜 5축은 좌표계 1개만 설정, 공구 좌표 1회만 설정. 가짜 5축은 훨씬 번거로움.
• RTCP 기능 가진 CNC 시스템은 공구 끝단 프로그래밍 직접 사용, 회전축 중심 거리 고려 불필요. RTCP 모드 적용 후 5축 CNC 가공 프로그래밍이 회전 스핀들 헤드 중심 대신 공구 끝단 직접 대상 → 프로그래밍 훨씬 단순하고 효율적.
• 가짜 5축 더블 턴테이블: 인덱싱 가공 위해 다중 좌표 설정 필요. 하지만 5축 스윙 헤드면 인덱싱 가공 완료 불가. 5축 스윙 헤드는 아래로 가공 시 단일 Z 운동이 아닌 Z가 X나 Y와 함께 이동. 이때 가짜 5축 프로그래밍 매우 까다롭고 디버깅 더 어려움. 3축 오프셋 기능도 이때 사용 불가.

5축 CNC 라우터

당신에게 이상적인 CNC 라우터 머신은?

이 라우터들이 수행 가능 작업이 단순해 보이지만, 매우 섬세하고 첨단 기술 제품입니다. 설계에 더 창의적이길 원하면 4축 또는 5축 CNC 라우터 키트 투자 권장. 하지만 3축 또는 4축 CNC 라우터 키트가 더 저렴한 경우가 많습니다.

이제 라우터 작동 원리 이해했으니 다양한 모델 간 차이점 더 잘 이해하실 수 있습니다.

• 5축 CNC 머신은 3축보다 두 추가 축으로 절단 가능. 소재 5개 면 동시 절단 능력으로 오퍼레이터 능력과 유연성 확장. 3축과 달리 대형 3D 부품 절단에 주로 사용.
• 5축 CNC 머신은 더 높은 갠트리와 더 긴 X축으로 더 큰 부품 절단 가능. 하지만 심각한 비용 수반: 갠트리 높고 X축 길수록 정확도와 안정성 저하. 품질 관리를 위해 갠트리 높이와 X축 길이 최대한 제한해야 함.
• 라우터가 단순 머신처럼 보이지만 운영에 전문 지식 필요한 고도로 정교한 기술 제품. 5축 CNC 머신은 전통적 3축보다 비싸지만 궁극적으로 더 큰 유연성 제공, 사용자 설계 창의성 확대.

몇 축이 필요할까?

CNC 라우터가 7, 9, 11축 제공한다는 참조 보셨을 수 있습니다. 추가 축이 많아 상상하기 어렵지만, 놀라운 기하학의 설명은 사실 간단합니다.

• 하나 이상의 터닝 스핀들 보유 머신 다루면 이미 추가 축 보유.
• 예: 세컨드 스핀들과 로워 터렛 보유 머신. 해당 머신에 여러 축: 상단 터렛 4축, 하단 터렛 2축, 대향 스핀들 2축(C축 2개). 그런 머신 최대 9축까지.
• 항공우주 밸브 같은 부품은 5축 CNC 머신으로 가공 가능. 또는 로터리 B축과 트윈 스핀들(2개 C축) + X, Y, Z 갖춘 멀티축 CNC 라우터로도 가공 가능. 로워 터렛으로 세컨드 X, Z 추가 → 더 많은 축 확보하지만 부품 기하학은 동일.

내 비즈니스에 몇 축이 필요할까?

제조업에서 흔히 그렇듯 답은 특정 용도에 달려 있습니다. 다음 예시 참고:

• 터빈 블레이드는 자유곡면으로 꽤 복잡. 그런 블레이드 피니시 머시닝 최고 효율법은 5축 사용, 공구를 블레이드 에어포일 주위 나선형으로 이동. 3축으로도 블레이드 인덱싱 후 3개 선형축으로 서페이스 머시닝 가능하지만 보통 최고 효율 아님.
• 부품 기하학이 3, 4, 5축 구성 필요 여부 결정.

하지만 필요한 축 수는 단일 부품뿐 아니라 더 많은 요소에 의존함을 명심해야 합니다. 부품이 많은 부분 결정하지만, 작업장이 달성하려는 목표도 중요.

• 고객이 티타늄 항공우주 브라켓 가져와 "이건 5축 CNC 라우터 테이블에 완벽한 부품"이라 해도, 고객 장기 계획에 포함된 선반, 샤프트, 척커 작업에 더 적합한 멀티펑션 머신 계획 중일 수 있음. 멀티펑션 머신이 5축 CNC 머신과 동일하게 최적화 안 되어도 고객에게 그런 기회 제공 가능.
• 작업 엔벨로프 고려: 머신에 넣을 수 있는 최대 부품 크기는? 공구 교환과 부품 이송 여전히 수행 가능 크기? CNC 머신 능력과 할 수 있는 것/없는 것 이해 필수.

3축 CNC 라우터 vs 4축 CNC 라우터 vs 5축 CNC 라우터 비교표