4축 및 5축 CNC 기계가 복잡한 부품을 생산하는 방법

CNC 가공은 제조 세계를 변화시켰습니다. 회전식 커터를 사용하여 모양이 없는 "공작물"에서 재료를 절단하는 장치인 밀링 머신은 19세기부터 존재했지만 20세기 중반에 CNC(컴퓨터 수치 제어) 기술의 출현으로 가공 속도가 훨씬 빠르고 더 빨라졌습니다. 정확합니다.

컴퓨터를 사용하여 절단기 및/또는 테이블의 움직임을 제어하는 ​​오늘날의 CNC 기계는 제조업체가 매우 낮은 공차로 복잡한 부품을 만들 수 있도록 하는 고도로 발전된 장비입니다.

그러나 다양한 CNC 가공 옵션이 있으므로 어디서부터 시작해야 하는지 알기 어려울 수 있습니다. 부품마다 모양, 크기, 수량 및 최종 목적에 따라 다른 가공 프로세스가 필요하므로 올바른 CNC 프로세스를 선택하는 것이 간단한 작업은 드뭅니다.

CNC 기계를 사용하는 회사의 가장 큰 질문 중 하나는 기계에서 제공하는 축의 수와 관련이 있습니다. 3축, 4축, 5축 기계가 다 많이 사용되는데 실제적인 차이점은 무엇인가요? 그리고 더 중요한 것은 어떤 것을 귀하의 역할에 사용해야 합니까?

CNC 기계 "축"이란 무엇입니까?

가공의 여러 "축"에 대해 머리를 쓰는 것은 혼란스러울 수 있으며 그럴만한 이유가 있습니다.

직관적으로 세 축이 가능한 모든 모양을 포함할 수 있는 것처럼 보이기 때문에 개념이 혼란스럽습니다. X, Y 및 Z 축(좌우, 앞뒤, 위아래)을 따라 이동할 수 있는 커터가 있으면 기계는 표면의 어느 지점에서나 공작물을 절단할 수 있어야 합니다. 특정 간격으로 테이블에서 공작물의 방향을 수동으로 변경함으로써(새 "셋업" 생성) 기계 작업자는 절삭 공구가 공작물의 모든 면에 접근할 수 있도록 할 수도 있습니다.

그러나 많은 CNC 기계가 3개의 축만 사용하고 위에서 설명한 종류의 3축 CNC 가공이 많은 프로젝트에 충분할 수 있지만 활용해야 하는 다른 축도 있습니다.

이러한 추가 축은 를 중심으로 회전한 결과입니다. 위치뿐만 아니라 방향도 고려하여 X, Y 및 Z 축 중 하나 또는 두 개. 실용적인 측면에서 이러한 축은 절삭 공구를 회전시키거나 공작물을 고정하는 테이블을 기울여서 활용할 수 있습니다.

 

4축 및 5축 CNC 기계가 유용한 이유는 무엇입니까?

이러한 추가 축이 있는 CNC 기계를 사용하면 많은 이점이 있습니다. 다양한 각도에서 공작물을 절단할 수 있기 때문에 4축 및 5축 기계는 더 짧은 시간 내에 부품을 완성할 수 있으며 여러 번 설정할 필요가 없습니다. 이렇게 하면 잘못된 정렬을 제거할 수 있다는 장점이 있습니다. 새로운 설정을 위해 공작물 방향을 수동으로 조정해야 할 때마다 발생할 수 있는 위험이 있습니다.

다축 가공의 또 다른 관련 이점은 일반적으로 3축 기계에서 부품을 제자리에 고정하는 데 필요한 복잡한 고정 장치가 필요 없다는 점입니다.

그러나 고객의 관점에서 볼 때 4축 및 5축 CNC 가공의 가장 큰 장점은 매우 복잡한 형상을 매우 높은 수준으로 생산할 수 있다는 것입니다. 추가 축으로 기계는 더 큰 도달 범위와 유연성으로 새로운 호와 각도로 이동할 수 있습니다. 이는 궁극적으로 광범위한 비정상적인 형상을 생성할 수 있는 기능을 제공합니다.

또한 어떤 각도로든 커터의 방향을 지정할 수 있는 기계를 사용하여 작업을 가장 효율적인 방식으로 가공물을 절단하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 완성된 부분입니다.

이 배열은 윤곽이 있는 표면을 생성하는 데에도 이상적입니다. 3축 기계의 경우 곡선 모서리는 수행하는 데 오랜 시간이 걸리고 완벽한 마무리를 거의 남기지 않는 여러 개의 작은 절단이 필요합니다. 그러나 다축 기계를 사용하면 네 번째 또는 다섯 번째 축을 조정하는 점진적인 회전으로 매끄러운 마감 처리로 거의 완벽한 윤곽을 생성할 수 있습니다.

5축 가공 또는 3+2?:적합한 부품을 찾기 위한 간단한 가이드

절삭 공구와 관련하여 고려해야 할 주요 고려 사항 중 하나는 워크플로에 적합한 축 수를 선택하는 것입니다. 비교적 간단한 작업의 경우 3축 시스템을 사용할 수 있지만 더 복잡한 부품의 경우 업그레이드가 필요할 수 있습니다. 5축 및 3+2축 기계가 등장하는 곳입니다.

5축 가공은 다년생 선호되는 방식이지만 3+2도 고유한 위치가 있으며 몇 가지 뚜렷한 이점을 제공합니다. 3+2 또는 5축 인덱싱(또는 다양한 대체 제목)은 덜 복잡한 인쇄 요구 사항을 가진 금형 공장과 회사에서 인기를 얻은 가공 형식입니다.

이제 자세히 살펴보겠습니다.

워크플로 차이점

두 기술 간의 핵심 차이점은 각도 및 연속 가공과 인덱싱 가공에 있습니다. 이는 3+2 가공 또는 5축 "인덱싱" 가공이 모든 회전 축을 통해 절삭 공구와 공작물의 연속적인 접촉을 유지하지 않는다는 것을 의미합니다. 이 가공 모드와 달리 동시 또는 실제 5축 가공은 공작 기계의 3개의 선형 축(X, Y 및 Z)과 2개의 회전 축(A 및 B)을 동시에 사용하므로 윤곽 표면 가공이 더 복잡합니다.

코드 측면에서 3+2 가공은 일반적으로 덜 복잡한 G 코드도 사용합니다. 많은 5축 가공 소프트웨어 제공업체에는 3+2 가공을 위한 조항이 포함되어 있습니다. 그러나 3 + 2 가공은 절삭 공구를 조작하기 위해 스핀들 헤드의 "비틀림"이 없는 3축 기계이기 때문에 공구 동작을 단순화합니다.

사용자는 CAM 소프트웨어의 충돌 방지 및 프로그램 시뮬레이션 기능을 평가해야 한다는 점을 명심해야 합니다. 그럼에도 불구하고 3+2가 인기를 끌 수 있었던 이유 중 하나는 사용 가능한 광범위한 프로그래밍 유틸리티가 등장했기 때문에 그렇게 큰 장애물은 아니었습니다.

유사성

공통적인 이점의 측면에서, 둘 다 더 적은 설정으로 인해 치수 안정성을 가져오고 더 짧은 툴링을 사용하여 개선된 표면 조도를 제공합니다. 3+2 프로세스는 밀링 프로세스에 대해 동일한 3축 제어를 사용하지만 가공 테이블은 두 개의 추가 방향으로 방향을 변경하고 회전할 수 있습니다. 결과적으로 가공된 물체를 모든 면에서 처리할 수 있으므로 설정의 필요성이 줄어들고 전체 비용이 절감됩니다. 사이클 시간이 짧아지면 두 기술 모두 작동 중 비용도 절감됩니다.

누구나 짐작할 수 있듯이 단일 설정을 사용하여 5면 모두에서 부품을 처리하면 준비가 덜 필요하고 훨씬 더 짧은 리드 타임의 이점을 누리면서 더 나은 정확도로 작업하고 장비를 한 장비에서 다른 장비로 이동할 필요가 없습니다.

특정 애플리케이션

5축 가공은 전체적으로 더 복잡한 최종 제품을 제공할 수 있지만 3+2축이 두드러지는 특정 방법이 있습니다. 3+2 축 가공은 지그, 고정구, 하우징 및 기타 구성 요소와 같은 극단적인 윤곽 제어가 필요하지 않은 부품에 적합합니다. 매우 미세한 형상의 디자인을 제작해야 하는 경우 진정한 5축 가공이 가장 적합할 수 있습니다.

5축 가공은 향상된 품질과 마감 처리로 인해 자동차, 항공우주 또는 의료 부품에 특히 유용합니다. 간단히 말해서, 더 엄격한 공차와 더 복잡한 형상은 5축 가공에 더 적합합니다. 그러나 이것이 토론의 끝이 아닙니다. 앞서 언급했듯이 3+2 축 가공에는 더 바람직하게 만들 수 있는 몇 가지 뚜렷한 이점이 있습니다.

일단 5축 가공보다 저렴합니다. 3 + 2 작업의 일반적인 응용 프로그램에는 황삭 및 기타 공격적인 고속 가공 기술이 포함됩니다. 더 짧은 도구 길이는 또한 캐비티와 가파른 벽에서 언더컷을 가능하게 하며, 이는 곡선 또는 각진 관 모양을 포함하는 금형 제작 및 기타 공작물 응용 분야에 매우 적합한 기능입니다. 기존의 3축 가공과 비교하여 3+2 가공은 더 빠른 이송과 속도를 위해 작업 표면을 향해 기울어질 수 있는 더 짧고 단단한 절삭 공구를 사용합니다. . 또한 지난 몇 년 동안 5축 기계가 가격 면에서 먼 길을 왔음에도 불구하고 더 비싼 가격표 없이 5축 가공의 많은 장점을 구현합니다.

경우에 따라 두 기술을 함께 사용할 수 있습니다. 예를 들어 황삭 작업에는 3 + 2 머시닝이 적용될 수 있으며 정삭 작업에는 동시 5축 머시닝이 뒤따를 수 있습니다. 3 + 2로 허용되는 더 짧은 공구 길이로 인해 이와 같은 보다 공격적인 고속 가공 기술에 적합합니다. 3+2축 기계는 많은 경우에 잔삭 가공을 효과적으로 수행할 수도 있습니다.

동시에 3+2 시스템 및 설정은 동시 5축 가공을 대체하는 것으로 간주되어서는 안 됩니다. 캐비티에서 날카로운 모서리를 생성하기 위한 플랫 노즈 엔드밀과 같이 5축 시스템이 절대적으로 필요한 특정 형상이 있습니다. 3+2 가공은 일반적으로 3축 가공과 유사한 볼 노즈 엔드밀을 사용하므로 이 설정은 다운그레이드될 수 있습니다. 원추형, 막대 사탕 또는 기타 특수 형상이 있는 절단 도구를 사용하는 기타 다양한 절단 모드에서는 정확한 결과를 얻기 위해 전체 5축 동작이 필요할 수 있습니다.

5축 및 3+2축 가공 모두 제조 분야에서 한 자리를 차지합니다. 자신의 작업 흐름, 투자 수준 및 최종 제품에 가장 적합한 것을 선택하는 문제일 뿐입니다.

나에게 적합한 프로세스는 무엇입니까?

4축 및 5축 기계는 매우 복잡한 부품을 생산할 수 있기 때문에 항공 우주 부문과 같은 고예산, 고위험 산업의 고객이 선호하는 경우가 많습니다. 그러나 모든 작업에 다축 설정이 필요한 것은 아닙니다.

비용이 최우선이라면 3축 가공이 최선의 선택일 것입니다. 3축 기계는 구입 비용이 더 저렴하고 작동 기술이 덜 필요하므로 부품의 3축 기계 가공은 고급 프로세스 중 하나보다 저렴한 경향이 있습니다. 비용이 문제가 되지 않더라도 매우 단순한 모양이 때로는 3축 기계에 맡기는 것이 가장 좋습니다.

이러한 기준 중 어느 것도 적용되지 않으면 결정이 더 까다로워집니다. 그렇기 때문에 주어진 작업에 어떤 종류의 기계가 적합한지 조언을 얻으려면 CNC 가공 전문가에게 문의하는 것이 가장 좋습니다.

프로토타이핑 전문업체인 3ERP는 선도적인 CNC 머시닝 회사 중 하나이며 보다 일반적인 3축 제품 외에도 4축 및 5축 머시닝을 제공할 수 있는 선별된 회사 중 하나입니다. 당사의 HAAS CNC 밀링 서비스는 최고의 서비스 중 하나이며 회사 엔지니어는 현장에서 다년간의 경험을 보유하고 있습니다. 3ERP는 또한 ABS, 테플론 및 PEEK와 같은 플라스틱과 알루미늄, 강철 및 티타늄과 같은 금속을 포함한 광범위한 재료를 제공합니다.

4축 또는 5축 가공이 프로젝트에 가장 적합한 솔루션을 제시할 수 있는지 알아보려면 CNC 가공 요구 사항에 대해 3ERP에 문의하십시오.