5축 CNC 가공 마스터하기: 핵심 이점 및 솔루션

20년 이상의 5축 가공 경험으로 고품질, 비용 효율적인 5축 선삭 및 밀링 솔루션을 제공합니다.

5축 CNC 가공의 핵심 기술을 마스터하여 가장 어렵고 복잡한 CNC 부품, 정밀 가공 부품이 무엇이든 경쟁력 있는 가격과 적시 납품으로 탁월한 이점을 약속드립니다.

CNC 알루미늄 서비스를 말할 때 5축 CNC 가공이 가장 먼저 떠오릅니다. 올바른 가공 솔루션 선택이 생산 성공으로 이어집니다.

CNC 가공은 대부분의 제조 작업에 사용되는 절차로 대부분의 산업에서 널리 사용됩니다. CNC는 Computer Numeric Control(컴퓨터 수치 제어)을 의미하며, 선반, 라우터, 밀링 머신 등 다양한 공작기계의 작동을 단일 또는 다중 컴퓨터로 관리하는 것을 다룹니다.

5축 CNC 가공은 플라스틱과 금속을 포함한 다양한 소재로 부품과 최종 제품을 생산하는 데 사용할 수 있는 절대적으로 훌륭한 CNC 가공입니다.

하지만 때때로 특정 5축 CNC 가공에 대해 언급하면 대부분의 사람들이 떠올리는 첫인상은: 고기술, 고가, 조작 어려움입니다. 하지만 5축 가공이 정말 그렇습니까? 다음 단락에서 3가지 중요한 측면에서 5축 CNC 가공을 소개해 드리겠습니다.

1. 5축 가공이란?

이 절차는 CNC를 사용하여 절삭 장비나 다른 부품을 5개의 서로 다른 축을 따라 동시에 이동시키는 것을 포함합니다. 이로 인해 매우 복잡한 부품 생산이 가능하므로 5축 CNC 밀링은 항공우주 작업에서 매우 일반적입니다. 5축 CNC 기계 사용에 가장 크게 기여한 요인은 실제 공정 시작부터 완료까지의 생산 시간을 단축하고 숙련도를 높이는 필요성입니다.

테이블이나 절삭 공구를 회전시켜 부품 고정 장비와의 충돌을 피할 수 있는 능력으로 부품 형상에 빠르게 접근할 수 있는 것 또한 기여 요인입니다. 마지막으로, 최적의 절삭 위치와 일정한 칩 로드를 유지하기 위해 테이블이나 절삭 장비를 회전시킨 결과인 장비 수명 연장 또는 내구성 향상입니다.

1.1 5축 가공에서 '5'의 의미

5축 가공은 CNC 가공의 한 모드입니다. 우리가 보통 사용하는 가공 센터는 3축 가공 센터입니다. 3축은 가공 센터의 X, Y, Z축을 의미합니다. 5축 가공 센터는 X, Y, Z 3개의 선형 축에 두 개의 회전 축을 추가한 것입니다. 이 두 축을 제4축과 제5축이라고도 합니다. A, B, C 3축 중 두 축이 수직 공작기계에서 서로 다른 운동 모드를 가져 다양한 제품의 기술적 요구를 충족합니다.

1.2 5축 기계의 5가지 주요 형태

수평 가공 센터에는 다양한 유형의 5축 기계가 있으며, 주로 다음 5가지 형태가 있습니다: 1) 더블 스윙 헤드 형태, 두 회전 좌표가 커터 축 방향을 직접 제어; 2) 드롭 스윙 헤드 형태, 두 좌표 축이 커터 상단에 있으나 회전 축이 선형 축에 수직이 아님; 3) 더블 스윙 테이블 형태, 두 회전 좌표가 공간 회전을 직접 제어; 4) 드롭 테이블, 두 축이 테이블에 있으나 회전 축이 선형 축에 수직이 아님; 5) 원 스윙 원 로테이트(One Swing One Rotate) 형태, 두 회전 좌표가 하나는 커터에, 하나는 공작물에 있음.

1.3 5축 CNC 기계의 유형

5축 CNC 기계가 시간을 크게 절약하고 현재 절차를 향상시킬 수 있는 몇 가지 작업이 있습니다. 이 기계들은 끊임없이 성장하는 제조 산업의 요구를 충족하기 위해 여러 유형으로 제공됩니다. 5축 CNC 기계의 독특한 차이점은 회전 축의 배열입니다. 헤드/헤드, 테이블/테이블, 테이블/헤드 세 가지 유형이 있습니다.

a. 헤드/헤드 (Head/Head)

이 유형 CNC 기계의 회전 축은 헤드에 위치합니다. 특정 플랫폼에 있는 5축 에이펙스(Apex)로 제작되며 고정된 테이블을 통해 이동하여 공작물을 고정합니다. 따라서 기계 스핀들 헤드의 공구 간섭에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 이는 에이펙스가 특정 부품 주위를 움직일 수 있는 기회를 주어 5축 CNC 기계가 대형 부품 생산에 최적이게 만듭니다. 보통 설계로 인해 회전 축과 틸팅에서 제한된 움직임을 가집니다.

b. 테이블/헤드 (Table/Head)

이 기계 설정에서 한 회전 축은 로터리 테이블에, 다른 하나는 헤드에 있습니다. 회전 축은 헤드에 위치하며 제한된 범위를 가지며, 로터리 샤프트는 테이블에 있고 범위는 제한되지 않습니다. 부품이 회전 축 위에 놓이므로 이 배열은 생산할 수 있는 품목 수에 제한이 있습니다. 헤드/헤드 유형에 비해 이 설정 유형이 약간 유리한 점은 특정 한계에 도달할 걱정 없이 부품을 지속적으로 회전시킬 수 있다는 것입니다.

c. 테이블/테이블 (Table/Table)

여기서는 기계의 모든 회전 축이 테이블 내부에 위치하며 회전 축에서 제한된 범위를 가집니다. 로터리 축의 범위는 제한되지 않습니다. 이 기계 배열은 다른 유형에 비해 최소 작업 범위를 가집니다. 다른 것들은 확정 모터가 장착되어 빠르게 작동합니다.

1.4 5축 가공 ≠ 5면 가공

5축 가공은 5면 가공과 매우 다릅니다. 많은 사람들이 이를 모르고 5면 가공을 5축 가공으로 착각합니다. 5축 가공은 X, Y, Z, A, B축(또는 C축)을 가집니다. X, Y, Z와 A, B축(또는 C축)이 5축 연동 가공을 이룹니다. 후크 면 가공, 특수 형상 가공, 중공 가공, 펀칭, 경사 구멍, 경사 절삭에 적합합니다. 반면 5면 가공은 3축 가공과 유사합니다. 5개 면만 가공할 수 있으며 특수 가공, 경사 구멍, 베벨 절삭 등은 할 수 없습니다.

2. 5축 가공의 장점

5축 가공은 고효율, 고정밀을 특징으로 하며, 공작물을 한 번만 클램핑하여 마무리할 수 있습니다. 자동차 부품, 항공기 구조 부품 등 현대 금형 가공에 적합합니다. 5축 가공은 민간 산업뿐만 아니라 항공우주, 군사, 과학 연구, 정밀 기기, 고정밀 의료 기기 산업에서도 널리 사용됩니다. 불가능을 가능하게 만드는 하이테크 방법으로 모든 공간 곡면이나 특수 형상 가공 또는 생산이 가능합니다. 복잡한 부품과 산업 제품의 가공 작업을 완료할 뿐만 아니라 가공 효율을 신속히 개선하고 공정을 단축할 수 있습니다.

2.1 최적 절삭 조건 유지 | 절삭 조건 개선

아래와 같이 왼쪽은 3축 절삭 모드로, 공구 경로가 부품 상단이나 모서리로 이동하면 절삭 조건이 점차 악화됩니다. 여기서 최적 절삭 조건을 유지하려면 로터리 테이블을 이동해야 합니다. 불규칙 평면을 완전히 가공하려면 틸팅 로터리 테이블로 여러 방향으로 여러 번 이동해야 합니다. 5축 가공은 볼 커터 중심선 속도가 0이 되는 것을 방지하여 더 나은 표면 품질을 달성할 수 있음을 알 수 있습니다.

2.2 시간 절약 | 가공 시간 단축

5축 CNC 기계는 범용 가공 센터에서 많은 시간을 절약해 줍니다. 대부분의 CNC 작업장에서 제작되는 부품은 5면 가공이 필요합니다. 5축 CNC 밀링은 생산에서 빠르고 효과적으로 작업을 수행합니다. 약간의 단일 셋업만 필요하며 이는 사이클 타임과 비용을 절약합니다. 따라서 비용 효율적인 솔루션이며 최종 제품을 시장에 더 빨리 출시할 수 있습니다.

5축 가공에서 커터는 복잡한 금형 가공 표면의 수직 상태를 유지하는 데 사용되어 스핀들 활용도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 5축 가공 원리는 경사면 사이드 밀링에도 적용 가능하며, 볼 커터로 인한 리브 같은 라인을 제거할 수 있습니다. 이는 금형 표면 품질을 더 이상적으로 만들고, 금형 표면을 청소하는 수작업도 줄여줍니다.

2.3 정밀도 향상 | 가공 정밀도 개선

5축 CNC 밀링에서는 최소한의 셋업으로 인해 정밀도가 향상됩니다. 추가 셋업은 더 많은 오류만 초래합니다. 또한 특정 공구의 수명 증가에도 도움이 됩니다. 이는 주로 더 짧은 절삭 공구의 결과입니다. 더 자세히 알고 싶으시면 전화(+86 755 2373 1920 또는 +86 136 0962 8044) 또는 이메일(info@waykenrm.com)로 연락 주세요.

5축 가공 기술을 통해 복잡한 각도에서 공작물을 여러 번 재위치시키는 정밀도 문제가 해결되었습니다. 시간만 단축된 것이 아니라 가공 공차도 여러 번 크게 개선되었습니다. 전통적인 방식의 다중 지그 제작 비용도 절약되었습니다. 5축 가공은 드릴링, 테이퍼 가공, 복잡한 표면의 캐비티 크립트 등 기존 가공 방법으로는 대부분 불가능한 복잡한 부품을 가공할 수 있습니다.

2.4 고품질 표면 조도 | 복잡한 형상

이 구성 유형은 고품질 마감 표면 생성에도 도움이 됩니다. 5축 기계에서 부품 위치는 절삭 공구에 훨씬 더 가깝습니다. 마지막 두 축 덕분에 숏 커팅 공구를 사용할 수 있는데, 이는 진동이 적어 고품질 표면 조도로 이어집니다.

5축 CNC 기계의 또 다른 장점은 복잡한 형상을 절삭한다는 것입니다. 다양한 부품이 모든 5축에서 필요합니다. 이 배열의 추가 움직임으로 각도와 호 제조가 가능해집니다. 이전에는 추가 셋업과 특수 픽스처가 필요했습니다.

2.5 높은 생산 효율성

5축 가공은 부품의 가공 시간과 보조 시간을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 넓은 스핀들 속도 범위와 피드 범위를 가지고 있어 기계가 강력한 대형 절삭 능력을 발휘할 수 있습니다. 5축 가공은 고속 가공 시대에 진입하고 있습니다. 5축 가공의 빠른 이동 및 위치 결정과 고속 절삭 가공은 반제품의 납기를 단축하고 생산 효율성과 정밀도를 향상시킵니다.

2.6 경쟁 우위

많은 공장이 5축 CNC 기계를 보유하고 있지 않습니다. 한 번 설정으로 경쟁사보다 생산 서비스에서 한 단계 앞서 나갈 수 있습니다. 경쟁사가 제공할 수 없는 것을 고객에게 제공할 수 있습니다. 이 기계 설정을 시도해 보고 생산 솔루션, 효율성, 제품 품질에 가져오는 이점을 누려보세요.

3. 5축 가공의 단점

분명히 사람들은 제조 및 생산 산업에서 5축 CNC 기술의 장점과 중요성을 깨달았습니다. 복잡한 표면 설계 및 제조에서 복잡한 좌절에 직면하면 5축 가공 기술로 눈을 돌립니다. CNC 기계의 주요 기술 요구사항은 다축, 고속, 좋은 강성, 고출력이며, 좌표 수요는 주로 3~5축 기반입니다. 그러나 가공 산업에서 5축 가공으로 일부 작업을 수행하는 것은 우리가 생각하는 것만큼 광범위하지 않습니다. 그 이유는 다음과 같습니다:

3.1 비용이 너무 높음

한편으로는 5축 기계와 필요한 소프트웨어 구매 비용이 높아 일반 3축 가공 센터 비용보다 훨씬 높습니다. 다른 한편으로는 기계 자체 유지보수가 일반 기계보다 더 어렵습니다. 이러한 측면이 직접적으로 5축 가공 부품 비용이 일반 3축 가공보다 훨씬 높게 만듭니다.

3.2 복잡하고 어려운 프로그래밍

5축 가공은 3축과 달라 3개 선형 운동 외에 2개 회전 운동이 관여하며, 합성 운동으로 형성된 공간 궤적이 매우 복잡하고 추상적이어서 일반적으로 상상하고 이해하기 어렵습니다. 예를 들어, 필요한 공간 자유곡면을 가공하려면 종종 다중 좌표 변환과 복잡한 공간 기하 연산을 거쳐야 하며, 각 축 운동의 조정을 고려하여 간섭, 충돌, 적절한 보간 운동량 등을 피해야 합니다. 요구되는 가공 정밀도와 표면 품질을 보장하기 위해 프로그래밍 난이도는 더욱 커집니다.

3.3 작업자에 대한 높은 기술 요구사항

5축 가공은 첨단 가공 기술이며, 첨단 기술은 더 높은 수준의 인재 조작을 요구합니다. 단일 프로그래밍부터 가공 조작까지 일반 3축 기계와 다릅니다. 따라서 고기술 작업자가 필요하며, 이는 더 높은 인건비를 의미합니다.

5축 가공 시작하기

CNC는 기계 도구 이동을 조절하여 객체를 생산하는 모든 것을 규제하는 G-코드라고 불리는 고유한 CNC 프로그래밍 언어와 소프트웨어를 사용합니다. 프로그래밍 명령은 공작물에 대한 절삭 장비의 속도와 배열, 장비로의 소재 절삭 속도, 기타 다양한 요소를 제어합니다.

전체 절차는 컴퓨터 지원 설계(CAD) 모델이나 도면으로 시작됩니다. G-코드는 이 모델에서 추출되며 테스트 실행이 수행됩니다. 이는 특정 절삭 장비나 공작물 손상을 줄이는 데 도움이 됩니다. CNC 기계는 X, Y축을 포함하는 다양한 운동 축으로 절삭 소재나 공작물을 이동할 수 있습니다. 3축 기계는 X, Y, Z축으로 이동하여 3D 형상을 만들어내며 이는 기본 모델입니다.

더 발전된 4축 CNC 가공 장비는 X축과 정렬된 4번째 회전 운동 축을 추가하여 더 복잡한 부품 생성을 가능하게 합니다. 5축 및 6축 가공 장비도 이용 가능하며, 이는 가공 센터에서 상상할 수 있는 모든 형상을 제작할 수 있게 만듭니다. 5축 CNC 기계 개발 기반에서 5축 CNC 밀링이나 5축 CNC 가공을 사용하는 산업 수가 크게 증가했습니다. 연간 약 6% 성장률로 많은 이들이 이 절차에 대해 더 알고 싶어 합니다.

5축 가공 외에도 다양한 가공 옵션이나 솔루션을 제공할 수 있는 제조업체 중 하나로서 WayKen은 기술 혁신의 최전선에 있습니다. 정밀 5축 가공에 대한 질문이나 요구사항이 있으시면 언제든 연락 주시거나 견적을 요청해 주세요.