3 軸と 5 軸の CNC 機械加工 - 知っておくべきこと

コンピュータ数値制御 (CNC) 機械加工は、製造業者が高精度の部品を正確かつコスト効率よく作成できるようにする除去製造プロセスです。 CNC 機械加工では、切削工具を使用して工作物から余分な原材料を取り除き、プラスチック、金属、複合材などの材料から精密な完成品を作成します。

最近では、3 軸から 5 軸、さらには 9 軸まで、多軸加工に関して製品チームには多くのオプションがあります。各タイプの違いは何ですか？この記事では、CNC 加工の 2 つの一般的なタイプ (3 軸と 5 軸) の主な類似点と相違点を分析し、どちらを使用するのが適切なのかを説明します。

3 軸加工

オペレータがフライス加工の指示をコンピューターに入力すると、3 軸 CNC マシンがツールを使用して 3 つの軸 (X、Y、Z、または左から右、前から後ろ) に沿って切削することで、タスクを自動的に完了します。 、および上下。 CNC フライス加工と CNC 旋削加工は、いずれも 3 軸加工の傘下にあります。ただし、機能が少し異なります。

3 軸 CNC フライス盤を使用する場合、材料ブロックはバイスまたはマシン ベッドに固定されたままです。回転ドリルまたは切削工具はスピンドルに接続され、X、Y、および Z 軸に沿って移動し、削り屑を除去して最終コンポーネントを正確に形成します。 3 軸 CNC フライス盤は、ほとんどの形状と単純な部品の製造に優れています。

対照的に、CNC 旋削プロセスでは、回転するスピンドルに工作物を取り付け、旋盤で部品を成形します。ワークピースを保持するスピンドルが回転すると、センタードリルまたは切削工具がコンポーネントの外周と内周をトレースするか、中心軸に沿って穴を開けます。 CNC フライス盤と比較して、CNC 旋盤旋削盤は部品をより速く製造し、単位あたりのコストを低く抑えます。これは大量生産に有利です。

3 軸 CNC マシンは 3 つの軸に沿ってしか切断できないため、通常とは異なる形状や、到達が困難な深く狭いキャビティを備えた設計に苦労する可能性があります。複雑な形状の部品を処理する場合、オペレータはワークピースを手動で再配置する必要がある場合があり、これにより処理速度が遅くなり、人件費と機械加工費が上昇し、完成品が完璧とは言えない結果になる可能性があります。

5 軸加工

5 軸マシンは、X、Y、Z、およびツールが回転する A と B の 5 つの異なる方向に移動するツールに依存しています。 5 軸 CNC マシンを使用すると、オペレータは 1 回の操作であらゆる方向から部品にアプローチできるため、次の操作まで手動でワークピースを再配置する必要がなくなります。 5 軸 CNC 機械加工は時間を節約し、医療、石油およびガス、航空宇宙産業で見られるような複雑で精密な部品の作成に最適です。インデックス付き 5 軸 CNC マシン、連続 5 軸 CNC マシン、ミルターニング CNC センターなど、製品チームが認識する必要がある 5 軸マシンにはいくつかの種類があります。

3 軸 CNC フライス加工と同様に、切削工具は 3 軸に沿ってのみ移動し、割り出し 5 軸 CNC 加工ではワークピースとの連続的な接触を維持しません。ただし、加工テーブルと工具ヘッドは、操作間で自動的に 2 方向に旋回できます。割り出し 5 軸加工は、ハウジング、治具、治具の製造に最適です。速度、精度、複雑な形状を処理する能力の点で、3 軸 CNC フライス加工と連続 5 軸 CNC 機械加工の中間に位置します。

連続 5 軸 CNC 加工では、加工中に切削工具とワークピースが同時に回転および移動できるため、時間が節約され、オペレーターは有機的な表面を備えた複雑な形状を製造できます。連続 5 軸 CNC 機械加工により、表面仕上げ、速度、および寸法安定性が向上しますが、部品あたりのコストが最も高くなります。

ターニングミル CNC センターは、1 つの例外を除いて、CNC 旋盤と実質的に同じです。CNC フライス盤が装備されています。ワークピースは、切削工具がワークピースから材料を除去している間、回転するか静止したままのスピンドルに取り付けられます。 CNC 旋盤機械の要素をフライス工具と組み合わせることで、ミルターニング CNC センターは高レベルの精度と幾何学的多様性を提供し、カムシャフトや遠心圧縮機など、回転対称性が緩い部品を作成するのに最適です。

これらのタイプの 5 軸 CNC フライス盤は、より深い部品や硬化した材料を加工する際により高い精度を提供するだけでなく、より高い歩留まりとより速い加工速度も提供します。ただし、5 軸加工は、専用の機器が必要であり、専門の作業員が必要なため、より高価です。

3 軸加工と 5 軸加工の違い

3 軸フライス盤と 5 軸フライス盤の主な違いは、前者では 3 軸、後者では 5 軸からワークを加工できることです。どちらも非常に汎用性が高く、自動化された複製可能な生産プロセスであり、正確なコンポーネントを迅速かつ費用対効果の高い方法で作成できます。ただし、さまざまな理由で、どちらか一方を使用することを選択できます。

予算が限られている場合、または平面のみを切断する必要がある場合は、3 軸加工機が適しているかもしれません。 5 軸マシンよりも手頃な価格であることに加えて、3 軸マシンはプログラミングが簡単であるため、高価な専門のプログラマーやオペレーターを雇う必要がありません。さらに、3 軸加工により準備時間が短縮されます。

より深い部品や複雑な形状の部品を製造する必要がある場合は、おそらく 5 軸加工を使用することをお勧めします。 5 軸加工機を使用すると、ワークピースをあらゆる面から加工できます。手動で回転させる必要はありません。 5 軸加工を使用すると、歩留まりが向上し、精度が向上し、動きの自由度が高まり、より大きな部品をより迅速に製造できるようになります。

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