3축, 4축 및 5축 CNC 가공:주요 차이점 설명

“부품 복잡성, 가공 속도, 정확성 및 전반적인 생산 유연성은 절단 도구가 이동할 수 있는 축 수에 크게 좌우됩니다. ?”        

제조 과정에서 CNC 기계에는 2축, 3축, 5축, 9축 또는 12축 등 다양한 축 기능이 제공됩니다. 그러나 최대 5축 기계가 가장 일반적입니다. 이로 인해 예산 내에서 비용을 유지하면서 최상의 결과를 위해 어떤 것을 사용해야 하는지 혼란스러울 수 있습니다. 따라서 3, 4, 5축 밀링의 차이점에 대한 깊은 이해가 필요합니다. .

3축, 4축, 5축 가공의 장단점과 산업 응용 분야를 살펴보겠습니다.

3축, 4축, 5축 가공이란 무엇을 의미합니까? 

CNC 기계에는 다양한 가공 축 기능이 제공되며, 3,4 및 5축이 가장 일반적입니다. 각 축은 특정 방향으로 절삭 공구를 이동하는 기능을 정의합니다. 

3축 가공은 공구가 X, Y, Z의 3가지 선형 방향으로 이동하는 것을 의미합니다.  

• X축: 왼쪽에서 오른쪽 가로 방향  
• Y축: 앞에서 뒤로 방향
• Z축: 위쪽 및 아래쪽(세로) 방향 

기본적으로 3축 밀링 머신은 고정된 작업을 기준으로 3차원 방향을 다룹니다. 덜 복잡한 모양을 만들고 부품의 다른 면을 가공하려면 위치를 변경해야 합니다.

4축 밀링 머신에서는 A축 외에 하나의 추가 이동 용량이 필요합니다. , 여기서 작업은 x축을 중심으로 회전할 수 있습니다. 결과적으로 5축 기계는 작업을 두 방향(A &B 또는 C)으로 회전할 수 있습니다. ):X축 및 Y(또는 Z )축 주위로 추가 설정이나 위치 변경 없이 더 복잡해집니다.   

4축 또는 5축 CNC 밀은 단일 설정으로 평면, 깊이 및 윤곽을 가공할 수 있으므로 매우 세부적인 복잡한 설계에 이상적입니다. 다면 가공, 각진 형상 및 복잡한 프로파일을 수행할 수 있습니다. 

3축, 4축, 5축 가공의 주요 차이점

우선, CNC 기계에는 여러 종류가 있는데, 밀링도 그 중 하나입니다. 이 범주에서 밀링은 3, 4, 5축 밀링과 같이 축 기능을 기준으로 더 분류됩니다.  각자 다른 능력을 가지고 있습니다. 

설정 복잡성, 가공 기능, CNC 프로그래밍, 작동, 비용, 시간 효율성, 정확성 및 유지 관리 요구 사항도 다릅니다. 부품 및 제품 제조에 가장 적합한 것을 결정하기 전에 이러한 차이점을 이해하는 것이 중요합니다. 

기계 설정 및 프로그래밍 

4축 및 5축 밀링 머신에서는 가공 축이 더 높기 때문에 설정이 더 복잡합니다. 이를 위해서는 정밀한 워크홀딩과 공작물 중심의 회전축 정렬이 필요합니다. 반면에 CNC 3축 밀링은 설정이 훨씬 간단합니다. 그러나 다면 밀링에는 재클램핑이 필요합니다. 

3축에서는 직선운동을 위한 기본 G&M 코드로 충분합니다. 그러나 절단과 회전을 동시에 하기 위해 인덱싱이나 연속 동작을 통해 선형 절단 후 새로운 고정 회전 각도를 추가하는 등 더 높은 축에 대해서는 복잡하고 긴 코드가 필요합니다. 

운영 복잡성

CNC 5축 머시닝 센터 및 밀에는 복잡한 프로그램이 포함되므로 3축 기계보다 실행하기가 더 어렵습니다. 설정이나 코드의 작은 실수로 인해 정확성과 실패가 발생할 수 있습니다. 또한 복잡한 가공 경로로 인해 공구 충돌 위험이 더 높습니다. 

따라서 5축 또는 4축 CNC 밀을 운영하려면 풍부한 경험을 갖춘 전문 기술자와 엔지니어가 필요합니다. 

생산 속도 

4축 및 5축 기계는 공작물을 회전하고 여러 각도에서 재료를 제거할 수 있으므로 정확할 뿐만 아니라 속도도 더 빠릅니다. 단일 기계 실행으로 다양한 도구를 사용할 수 있으며 동시에 여러 측면에서 작업을 절단할 수 있습니다. 이 연속 프로세스는 여러 설정 및 정렬을 제거하고 다양한 도구가 미리 결정된 경로를 따라 이동하며 작업에서 재료를 제거합니다. 그 사이에 작품 자체는 최종 형태가 완성될 때까지 여러 측면으로 회전합니다. 그러나 작업의 한쪽 면만 가공해야 하는 경우에는 3축 밀링 머신이 여전히 좋은 생산 속도를 제공합니다.

비용 효율성

4축 및 5축 가공은 3축 CNC 가공보다 비용이 많이 들지만 기능상 높은 수준의 정확성과 정밀도가 요구되는 응용 분야에는 선택할 가치가 있습니다. 예:복잡한 캠 로브, 나선형 밀링 프로파일 등. 한편 단순한 모양과 프로파일은 비용 효율적이며 3축 기계로 제조하는 것이 더 좋습니다. 

정밀도 및 정확성

4축 및 5축 가공 작업은 프로토타입 제작과 전체 규모 제조 모두에서 더욱 정확하고 정확한 결과를 제공합니다. 3, 4, 5축 CNC 밀링 간의 공차 차이는 약 ±0.001″, ±0.001″/±0.01° 및 ±0.0005″/±0.008°입니다. 특히 다면 작업에 3축 기계를 사용하는 경우 반복적으로 클램핑을 해야 하기 때문에 오류가 발생할 가능성이 더 높습니다.

복잡한 디자인의 부품/제품 

이전에 언급했듯이 4축 및 5축 밀은 세부 사항이 포함된 매우 복잡한 설계를 가공하는 데 매우 선호됩니다. 3축 밀은 한 번에 작업의 한쪽 면(2.5D)에서만 작동하거나 다른 면을 형성하려면 재설정이 필요합니다. 한편, 3+1 또는 3+2 축은 작업 회전 및 연속 밀링을 허용합니다. 

• 3축: 평평한 프로파일, 포켓 및 슬롯, 수직 구멍, 보스, 모따기, 계단형 표면 등과 같은 기능을 갖춘 단순한 디자인. 
• 4- 축: 방사형 패턴, 나선형 또는 나선형 홈, 측면 구멍, 각진 컷 등이 있는 디자인 
• 5- 축: 자유 곡면, 언더컷, 여러 축의 각진 구멍 등과 같은 복잡한 기능을 갖춘 복잡한 디자인. 

표면 마감 품질

5축 또는 4축 CNC 작업을 통해 Ra 값이 0.4μm까지 미세하고 거울처럼 마무리될 수 있습니다. 이는 최적의 공구 각도, 더 짧은 공구, 지속적인 절단 때문입니다. 반면, 3축 밀링은 최소 거칠기 값이 1.6μm인 표면을 생성할 수 있습니다. 

3축, 4축, 5축 밀링의 응용 

CNC 가공 공정 자체는 축 기능에 관계없이 여러 산업 분야에 걸쳐 적용됩니다. 유일한 차이점은 높은 축 기계는 복잡하고 중요한 CNC 가공 부품을 생산하는 데 사용되는 반면, 낮은 축(예:3)은 주로 품목을 정밀도에 덜 중요하고 단순한 기하학적 특징을 갖도록 만드는 데 사용된다는 것입니다.  예를 들어, 전자제품용 간단한 플레이트와 인클로저는 3축 CNC로 제작하는 것이 비용 효율적이지만, 맞춤형 의료용 임플란트나 항공기 엔진 부품과 같은 품목은 높은 정확도가 필요하기 때문에 5축 이상의 CNC로 제조됩니다.

다음 표는 일반적인 산업 전반에 걸친 3축, 4축, 5축 CNC 밀링의 적용 차이점을 예시와 함께 보여줍니다.

산업 3축 밀링 애플리케이션 4축 밀링 애플리케이션 5축 밀링 애플리케이션 자동차브레이크 캘리퍼 브래킷, 엔진 마운트 플레이트, 휠 허브 부품.캠샤프트, 실린더 헤드, 기어 하우징실린더 헤드 포트, 합금 휠 프로토타입, 엔진 흡기 매니폴드, 항공우주 브래킷, 고정 장치 등.터빈 블레이드 루트, 윈드 스파 엔드 피팅 및 맞춤형 브래킷.연료 노즐, 랜딩 기어 부품 및 동체 섹션의료의료 가구, 트레이 및 단순 도구.터빈 블레이드 루트, 윈드 스파 엔드 피팅 및 맞춤형 브래킷.실린더 헤드, 몰드, 테스트 프로토타입, 변속기 부품.전자제품PCB, 방열판, 하우징, 커넥터, 인클로저맞춤 임플란트(고관절/무릎/치과), 수술용 로봇, 보철, 진단 장치 부품밀도 핀이 있는 맞춤형 방열판, 마이크로 커넥터금형 및 다이 툴링각진 기능이 있는 금형, 냉각 채널, 이젝터 핀 개구부복잡한 사출 금형, 깊은 다이 캐비티, 언더컷, 거울 마감 금형 프로파일,다운홀 공구, 터빈 블레이드, 압축기 부품, 복합 밸브에너지표준 부품, 브래킷, 단순 밸브,실린더 블록밸브 본체, 로터, 임펠러.터빈 블레이드, 압축기 부품, 복합 밸브

3축 밀링의 장점과 단점 

장점 

• 3축 CNC는 간단하고 비용 효율적입니다. 고도로 숙련된 운영자와 복잡한 프로그래밍이 필요하지 않습니다. 
• 드릴링, 평탄화, 슬로팅 등 평평한 표면 가공에 탁월한 성능을 발휘합니다.
• 공구 설정은 고축 기계보다 훨씬 간단하고 빠릅니다. 
• 워크를 다시 클램핑하고 공구를 조정하여 다면 가공에 사용할 수 있습니다.

단점 

• 3축 밀링으로 깊은 공동, 불규칙한 윤곽, 각진 형상, 언더컷과 같은 복잡한 기하학적 형상을 형성하는 것은 어렵습니다. 
• 사이클 시간이 길고 치수 정확도가 비교적 낮습니다.

4축 및 5축 밀링의 장점과 단점

장점 

• 4개의 축은 x축을 중심으로 작업을 회전할 수 있고, 5개의 축은 X 및 Y축을 중심으로 회전할 수 있습니다. 따라서 밀링 프로세스의 유연성이 높아집니다.
• 복잡한 설계에서도 정확성과 일관성이 향상됩니다. 
• 방향을 변경하지 않고도 공작물의 모든 면을 가공할 수 있어 사이클 시간이 단축되고 정확도가 높아집니다.
•  각진 가공 작업과 복잡한 윤곽 작업을 쉽게 수행할 수 있습니다. 
• 작업과 밀링을 연속적으로 회전할 수 있으므로 설정 및 고정 비용이 절감됩니다. 
• 특히 밀링 커터는 우수한 표면 마감 품질을 달성하는 데 도움이 되는 최적의 접촉각을 유지합니다.

단점 

• 4축 및 5축 밀링을 실행하려면 고도로 전문적인 작업자와 복잡한 CAM 모델링이 필요합니다. 
• 기계 및 초기 설정 비용이 높기 때문에 단순한 프로토타입 및 제품의 경우 비용이 많이 들 수 있습니다. 
• 생산 비용은 기능에 대한 높은 수준의 정확성이 요구되는 산업 등급 부품 및 CNC 가공 응용 분야에만 적합합니다. 

3, 4, 5축 밀링 중에서 선택하는 방법

3축, 4축, 5축 밀링 중 어느 것이 가장 좋은지는 직접적으로 대답할 수 없습니다. 올바른 옵션은 가공하려는 요구 사항과 작업 복잡성에 따라 다릅니다. 

몇 가지 중요한 고려 사항은 다음과 같습니다. 

디자인의 복잡성

먼저, 귀하의 디자인에 어떤 유형의 기하학적 특징이 있는지 고려하십시오. 단순한 2.5D 및 평면 특징 또는 언더컷 및 불규칙한 윤곽과 같은 복잡한 특징? 복잡한 경우 더 높은 축(4 또는 5) 밀링으로 부품을 가공해야 합니다. 예를 들어 터빈 블레이드 및 플라스틱 성형 도구입니다.

공차 및 반복성 

 성능 및 기능을 위해 0.0005″와 같은 매우 엄격한 공차가 필요합니까, 아니면 일반적인 공차만으로 충분합니까? 그렇다면 4축 및 5축 기계는 탁월한 일관성으로 이를 제공할 수 있습니다. 그렇지 않으면 3축 밀링을 선택하십시오. 

애플리케이션 산업 

또한 귀하가 제조하는 산업을 고려하는 것도 중요합니다. 항공우주, 의료, 국방과 같이 정밀도에 민감한 산업을 위한 부품/시제품의 경우 더 높은 축을 선택해야 할 수도 있습니다. 그렇지 않으면 축이 3개인 기계를 선택할 수 있습니다. 

생산량 및 비용 

생산량과 비용은 서로 연관되어 있습니다. 특히 고축 가공에서는 대량 생산으로 부품당 생산 비용이 크게 절감됩니다. 프로그래밍, 단계 및 툴링 비용이 여러 배치에 걸쳐 분산되어 있기 때문입니다. 소규모 배치의 경우 중간 수준의 복잡성을 가진 설계에서도 설정을 조정하여 3축 밀을 계속 사용할 수 있습니다. 

RapidDirect의 다축 가공 서비스 

디자인이 준비되어 있고 어떤 밀링 머신이 최적의 가격으로 원하는 결과를 제공할 수 있는지 확실하지 않은 경우. 여기에 디자인을 업로드하면 비교 견적을 받을 수 있습니다. . RapiDirect에서는 CNC 가공 서비스를 제공할 뿐만 아니라 올바른 가공 방법을 선택하고 프로젝트 예산을 최적화하도록 도와드립니다. 

또한 복잡한 3D 모델을 최대한 정밀하게 현실로 제작할 수 있는 3, 4, 5, 6 및 더 높은 축의 밀링 머신을 갖춘 사내 가공 시설을 보유하고 있습니다. 당사의 엔지니어와 운영자는 CNC 가공 프로젝트의 성공을 위해 활용할 수 있는 다축 가공 분야에서 10년 이상의 경험을 보유하고 있습니다.