4축 vs 5축 CNC 가공: 원리, 차이점 및 올바른 선택 방법

CNC 가공 관련 제품 제조에서는 CNC 가공 축에 대해 알아야 할 것이 많습니다. 이는 그들의 중요성과 대부분의 현대 CNC 기계가 4축 및 5축 CNC 가공을 사용하여 작동하는 경향이 있기 때문입니다.

이 글에서는 4축 및 5축 CNC 가공에 대해 알게 될 것입니다. 여기에는 기본 원리 소개, 차이점, 가공 프로젝트에서 하나를 선택하는 방법이 포함됩니다.

3축 CNC 가공이란?

4축 및 5축 CNC 가공 작동 메커니즘을 이해하려면 오늘날 여전히 가장 널리 사용되는 CNC 가공 형태인 3축 가공에 대한 명확한 그림이 필요합니다.

일반적인 3축 CNC 가공 공정은 부품 생성에 세 가지 메커니즘을 포함합니다. 하나는 스핀들 상하 움직임이고, 나머지는 좌우, 전후 움직임입니다.

3축 CNC 가공의 한계

3축 CNC 가공은 세 축(XYZ)을 따라 작동합니다. 이것이 작업에 적합한 방식이지만 몇 가지 심각한 한계가 있습니다.

하나는 절삭 공구 각도가 균일하게 유지되어 공작물 접근하기 어려운 부분의 소재를 깎아내기 어렵게 만듭니다. 또한 한 부품에 여러 번 셋업이 필요할 수 있어 생산성이 크게 떨어집니다. 이러한 한계가 4축 및 5축 CNC 가공의 더 대중적인 사용을 이끌었습니다.

4축 CNC 가공이란?

위에서 설명한 3축의 한계를 바탕으로 4축 및 5축 CNC 가공이 더 대중화되었습니다. 4축 CNC 가공 공정은 동일한 작동 메커니즘을 포함합니다. 하지만 이름에서 알 수 있듯 추가 축이 포함됩니다.

4축 CNC 기계에서 스핀들은 세 축(상하, 좌우, 전후)을 따라 이동하는 동안 공작물은 기계 테이블에 고정된 채 유지됩니다. 4축 CNC 가공은 X축을 중심으로 추가 회전하며, 이를 A축이라고도 합니다. 이 추가 축 덕분에 4축 CNC 가공은 홀 드릴링이나 컷아웃이 필요한 상황에서 기능할 수 있습니다.

일반적으로 4축 CNC 가공은 3축 CNC 가공보다 선호되며 생산 공정의 속도와 정확도를 높여줍니다.

5축 CNC 가공이란?

5축 CNC 가공 공정도 3축 CNC 가공 공정과 매우 유사합니다. 하지만 두 개의 추가 축과 훨씬 더 큰 절삭 유연성을 제공하는 매우 중요한 기능들이 있습니다.

5축 CNC 가공에서 스핀들과 절삭 공구는 세 축을 따라 움직입니다. 하지만 X축(A축), Y축(B축), Z축(C축)을 중심으로 추가 회전이 있습니다. 5축 기계는 구성에 따라 이 회전 축 중 어느 두 개든 활용할 수 있습니다.

5축 CNC 가공은 이 기능을 기반으로 다양한 용량으로 사용됩니다. 밀링, 터닝 등을 수행할 수 있습니다. 따라서 여러 부품을 작업하는 데 단일 기계만 필요합니다.

· 3+2 축 CNC 가공

3+2축 가공 공정은 이름에 따라 3축과 5축 사이의 일종의 중간에 해당하는 5축 가공 공정의 하위 유형입니다. 그럼에도 불구하고 빠르고 매우 효과적인 5축 가공 형태입니다. 위치 결정 5축 가공으로도 알려져 있습니다.

3+2축 가공에서 스핀들이나 테이블이 두 추가 축을 중심으로 회전할 때 절삭 공구 각도는 변하지 않습니다. 결과적으로 절삭 공구가 부품에 항상 수직이 아니며 완벽한 절삭을 항상 만들지는 않습니다.

하지만 인덱싱된(indexed) 3+2축 가공이라는 형태가 있습니다. 이 형태에서는 절단 사이 절삭 공구 각도를 수동으로 조정할 수 있습니다.

· 동시 5축 CNC 가공

5축 가공에서 절삭 공구가 항상 부품에 수직으로 유지될 수 있을 때, 연속 또는 동시 5축 가공이 있습니다. 이 공정은 우수한 표면 마감을 제공하고 접근하기 어려운 영역에 접근할 수 있게 합니다. 하지만 3+2축 가공보다 느립니다.

4축과 5축 CNC 가공의 차이점

4축과 5축 CNC 가공의 주요 차이점은 그들이 가진 추가 축에 중심을 두며, 이는 다른 미묘한 차이로 이어집니다.

• 축의 차이

4축 CNC 가공은 추가 축인 A축을 가지며, 5축 CNC 가공은 구성에 따라 A축, B축, C축 중 두 개의 추가 축을 가집니다.

• 축 회전

4축 CNC 가공은 A축 회전을 허용하는 반면, 5축은 세 축(A축, B축, C축) 중 두 축에서의 회전을 허용합니다.

• 유연성

5축 CNC 가공은 4축 CNC 가공보다 추가 축이 하나 더 있습니다. 추가일 뿐만 아니라 국한되지 않습니다. 여기서 국한된다는 것은 4축 CNC 가공의 추가 축이 항상 X축에 있다는 의미입니다. 반면 5축 CNC 가공의 것은 XYZ 축 중 두 개일 수 있습니다. 이 추가되고 비국한 속성이 5축 CNC 가공에 4축 CNC 가공보다 유연성 면에서 추가 우위를 줍니다.

• 비용

5축 CNC 가공의 기능과 특징은 4축 CNC 가공보다 더 비쌉니다.

특정 구성에 관계없이 모든 4축 및 5축 기계는 3축 기계보다 더 다양한 방식과 더 많은 각도에서 절삭 공구를 이동할 수 있습니다. 이는 더 복잡한 가공 작업과 향상된 정확도를 가능하게 하고 여러 셋업의 필요성을 없앨 수 있습니다.

· 4축 및 5축 CNC 가공 사용의 이점

4축 및 5축 CNC 가공은 당신이 올바른 것을 결정하는 데 도움이 되는 수많은 이점을 제공합니다. 여기에는 정확도 증가, 셋업 시간 단축, 더 복잡한 부품 가능성 등이 포함됩니다.

기타 구체적 이점은 기계 구성이나 3+2축 또는 연속 5축 활용 여부에 따라 달라집니다.

일반적으로 3+2축 가공은 다음과 같은 이점을 제공합니다:

• 빠른 가공
• 쉬운 셋업
• 공구 간섭 가능성 낮음

연속 5축 가공은 다음과 같은 이점을 제공합니다:

• 탁월한 표면 마감
• 더 나은 부품 접근성
• 공구 마모 감소

4축 및 5축 CNC 가공의 응용 분야

4축 및 5축 CNC 가공은 제품 제조와 관련된 많은 시나리오에서 중요합니다. 원하는 것에 따라 깊은 캐비티 금형 제작, 복잡한 3D 형상 생성, 정밀도 저하 없이 부품 경사면 가공에 유용합니다.

둘 중 5축 CNC 가공은 다양한 부품에 사용될 수 있습니다. 예를 들어 임펠러와 터빈 블레이드처럼 3축 가공에 부적합한 윤곽 표면을 가진 부품 생산에 특히 지배적이 되었습니다.

4축과 5축 CNC 가공 선택 방법

프로젝트에 4축 CNC 가공과 5축 CNC 가공 중 선택하는 것은 한두 가지를 이해하는 데서 옵니다. 둘 중 선택 시 고려해야 할 세 가지 중요한 사항은:

· 예산

예산 척도에서 5축이 4축보다 비싸고, 4축이 3축보다 비쌉니다. 이유는 3에서 4, 5로 이동할수록 역량, 기능, 특징이 증가하기 때문입니다.

· 요구 사항

복잡한 부품이라면 5축 CNC 가공을 선택해야 합니다. 하지만 작고 단순한 부품 생산 프로젝트라면 3축과 4축이 이상적입니다.

· 작동 절차

축 번호가 올라갈수록 조작이 복잡해집니다. 쉬운 작동 절차가 필요한 상황에서는 3축이 가장 단순하고, 그다음 4축 CNC 가공입니다.

결론

초보자로서 4축 CNC 가공과 5축 CNC 가공의 차이를 아는 것은 올바른 제품을 만드는 한 걸음입니다. 대부분의 CNC 기계가 3축, 4축, 5축 CNC 가공 공정을 활용하기 때문입니다. 따라서 이 글은 세 가지의 차이점에 대해 이야기합니다.

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자주 묻는 질문

XYZ 축 CNC란 무엇인가요?

XYZ 축은 CNC 기계 이동 방향을 나타냅니다. X축은 좌우 이동, Y축은 전후 이동, Z축은 상하 이동을 나타냅니다. 4축 및 5축 CNC 가공은 이 축을 기반으로 축의 회전 효과로 작동합니다. 4축 CNC 가공에서는 X축에서 회전 효과가 보이고, 5축 CNC 가공에서는 두 축에서 회전 효과가 보입니다.

6축 CNC란 무엇인가요?

6축 CNC 가공 공정도 있습니다. 하지만 이는 대량 가공을 위해 설계되었습니다. 6축 CNC 가공 사용 시 매우 효율적이어서 생산에 사용되는 시간을 크게 단축합니다.