3축 vs 5축 CNC 가공: 귀하의 프로젝트에 적합한 것은?

제품 팀은 3축에서 5축, 심지어 9축까지 다축 가공에 대한 많은 옵션을 가지고 있습니다. 각 유형 간의 차이점은 무엇일까요? 이 기사에서는 두 가지 인기 있는 CNC 가공 유형(3축 및 5축) 간의 주요 유사점과 차이점을 분석하고, 언제 하나를 다른 것보다 사용하는 것이 더 합리적인지 설명하겠습니다.

3축 CNC 가공이란 무엇인가?

조작자가 밀링 지침을 컴퓨터에 입력하면 3축 CNC 공작기계가 자동으로 작업을 완료하며, 공구를 사용하여 3축(X, Y, Z, 즉 좌우, 전후, 상하)을 따라 절삭합니다. CNC 밀링과 CNC 터닝은 3축 가공 범주에 속합니다. 그러나 그 기능은 약간 다릅니다.

3축 밀링은 회전 파일의 관행에서 발전했습니다. X축과 Y축에서 수행되는 밀링 공정입니다. 3축 가공에서 공작물은 고정된 상태를 유지하면서 공구가 3축을 따라 이동하여 부품을 밀링합니다. 3축 가공은 자동/대화형 작업, 슬롯 밀링, 드릴링, 날카로운 모서리 절단 등 기계 부품 제조를 위한 가장 널리 사용되는 기술 중 하나로 남아 있습니다. 3축 가공은 3축에서만 수행되므로 비교적 간단하며 전후, 좌우, 상하 3축에서 소재를 제거할 수 있습니다. 가장 기본적인 CNC 선반 공정이지만, 생산 규모와 공작물 요구사항에 따라 달라집니다.

반면 CNC 터닝에서는 공작물이 회전하는 스핀들에 부착되고, 선반이 부품을 가공합니다. 스핀들이 공작물을 잡고 회전할 때 센터 드릴이나 절삭 공구가 조립체의 내외주면을 추적하거나 중심 축을 따라 구멍을 만듭니다. CNC 밀링 머신과 비교하여 CNC 터닝 기계는 더 빠르고 단위 비용이 낮아 대량 생산에 유리합니다.

5축 CNC 가공이란 무엇인가?

5축 공작기계는 공구가 5가지 다른 방향(X, Y, Z 및 공구가 회전하는 A, B 축)으로 이동하는 데 의존합니다. 5축 CNC 공작기계를 사용하면 조작자가 한 번의 작업으로 모든 방향에서 부품에 접근할 수 있어 작업 간 공작물을 수동으로 재배치할 필요가 없습니다. 5축 CNC 가공은 시간을 절약하며 의료, 석유 및 가스, 항공우주 산업에서 볼 수 있는 복잡하고 정밀한 부품 제조에 이상적입니다. 제품 팀이 알아야 할 몇 가지 다른 유형의 5축 공작기계가 있으며, 인덱스 5축 CNC 기계, 연속 5축 CNC 기계, 밀링 CNC 센터가 포함됩니다.

3축 CNC 밀링과 마찬가지로 인덱스 5축 CNC 가공에서 공구는 3축을 따라만 이동하며 공작물과 지속적인 접촉을 유지하지 않습니다. 그러나 작업대와 커터 헤드는 양방향으로 자동 회전할 수 있습니다. 인덱스 5축 가공은 하우징, 클램프, 지그 제조에 탁월합니다. 속도, 정밀도, 복잡한 기하학적 형태 처리 능력 측면에서 3축 CNC 밀링과 연속 5축 CNC 가공 사이에 위치합니다.

연속 5축 CNC 가공에서는 작업 중 공구와 공작물이 동시에 회전하고 이동할 수 있어 시간을 절약하고 조작자가 유기적 표면을 가진 복잡한 기하학적 형태를 만들 수 있습니다. 연속 5축 CNC 가공은 향상된 표면 마감, 속도, 치수 안정성을 제공하지만 부품당 비용이 가장 높습니다.

5축과 3축 비교

5축 CNC 공작기계의 정밀도가 3축 CNC 공작기계보다 높다는 것은 완전히 가설입니다. 고급 3축 공작기계가 제조 정밀도 측면에서 일반 5축 공작기계보다 몇 단계 더 높을 수도 있습니다. 3축 공작기계에 X/Y/Z 3개 선형 축이 포함되어 구조가 상대적으로 단순합니다. 3축 가공 센터가 가공할 때 공구 축 방향이 변하지 않고 이동 모드도 제한적이며 프로그래밍이 상대적으로 단순합니다.

그림에서 언급된 "처짐(drooping)"은 3개 선형 축에 수직이지 않은 회전 축이 있는 것을 의미하며, 상대적으로 드뭅니다. 그 운동 관계는 더 복잡하지만 구조는 상대적으로 콤팩트하며 동적 및 정적 강성이 좋습니다.

5축 가공의 주요 장점

• 클램프 교체 시간 단축

5축 공작기계의 두 회전 축 덕분에 공구가 어떤 방향에서든 공작물에 접근할 수 있으며, 장착면을 제외한 모든 면을 한 번의 클램핑으로 가공할 수 있습니다. "클램핑 횟수 감소"는 고효율과 고정밀 가공을 추구하는 데 일석이조입니다. 한편으로는 클램핑 횟수 감소가 시간을 절약하고 작업자의 노동 강도를 줄이며 가공 효율을 향상시킵니다.

• 공구의 최적 절삭 상태 유지 및 가공 조건 개선

5축 공작기계의 기능 덕분에 공구가 어떤 방향에서든 공작물에 접근할 수 있어 공구가 공작물을 가장 적절한 각도에서 절삭할 수 있습니다. 또한 가공 효율과 품질을 개선할 수 있습니다.

• 간섭 효과적으로 회피

5축 공작기계의 두 회전 축 덕분에 공구가 어떤 방향에서든 공작물에 접근할 수 있어 가공 경로가 유연하고 변화무쌍합니다. 가공 중 간섭 문제를 효과적으로 회피할 수 있습니다. 개발 주기를 단축시킵니다. 이는 품질과 효율이 개선된 후 자연스럽게 달성되는 효과이기도 합니다.

결론

한마디로 3축과 5축의 주요 차이는 주로 가공 능력에 반영됩니다. 5축 기계는 3축 기계의 작업을 할 수 있지만, 그 반대는 성립하지 않습니다. 두 회전 축의 존재가 5축 공작기계에 더 강력한 가공 능력을 부여함을 보여줍니다.

둘 다 높은 다용도성, 자동화, 반복 가능한 생산 공정으로 정확한 부품을 빠르고 비용 효율적으로 만들 수 있지만, 다양한 이유로 둘 중 하나를 선택할 수 있습니다.

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