3축 대 5축 CNC 가공 주요 차이점 설명

복잡한 제트 엔진 터빈 블레이드나 복잡한 정형외과 임플란트에 대한 청사진을 가지고 있다고 상상해 보십시오. 이러한 정교한 설계를 현실로 구현하려면 CNC(Computer Numerical Control) 가공 기술이 필요합니다. 3축과 5축 CNC 가공 시스템 중에서 선택할 때 결정은 장비 조달보다 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다. 생산 효율성, 부품 정밀도 및 전체 비용에 영향을 미칩니다.

CNC 가공에는 기본적으로 공작물에서 재료를 제거하기 위해 특정 경로를 따라 공구 이동을 제어하는 ​​사전 프로그래밍된 지침이 포함됩니다. 3축 CNC 기계는 3개의 선형 축(X, Y, Z)을 따라 작동하는 반면, 5축 시스템은 2개의 회전 축(일반적으로 A 및 B)을 추가하여 거의 모든 각도에서 공구 접근이 가능합니다.

이러한 운동학적 차이는 부품 복잡성, 설정 요구 사항 및 작동 특성에서 뚜렷한 기능을 생성합니다. 3축 기계는 상단 및 측면 90도 각도에서만 공작물에 접근할 수 있는 반면, 5축 시스템은 거의 모든 방향에서 도구를 배치합니다. 이러한 유연성을 통해 3축 장비에서 여러 설정이나 특수 고정 장치가 필요한 복잡한 형상, 언더컷 및 윤곽이 있는 표면을 가공할 수 있습니다.

• 3+2 축 포지셔닝(인덱스 가공):회전축 위치는 3축 절단 작업 전에 공작물/공구를 잠급니다.
• 연속 5축 가공:복잡한 윤곽 형성을 위해 절단 중에 5개 축이 모두 동시에 움직입니다.
• 테이블-테이블 구성:두 회전축 모두 공작물을 이동시킵니다(소형 부품에 이상적).
• 헤드-헤드 구성:두 회전축 모두 공구를 이동시킵니다(대형 부품에 적합).
• 테이블-헤드 하이브리드:최대 유연성을 위해 공작물과 공구 회전을 결합합니다.

• 부품은 주로 평평한 표면과 단순한 형상을 특징으로 합니다.
• 생산에는 대량의 단순 구성 요소가 포함됩니다.
• 예산 제약으로 인해 초기 투자 감소가 우선시됨
• 부품에는 복잡한 각도 절단이나 언더컷이 필요하지 않습니다.

• 부품에 복합 각도 또는 윤곽이 있는 표면이 포함되어 있습니다.
• 3축 기계에서는 여러 설정이 필요합니다.
• 티타늄과 같이 가공하기 어려운 재료로 작업
• 정밀도 요구 사항은 ±0.001" 공차를 초과합니다.

CNC 기술은 1940~50년대 항공우주 수요에서 시작되었으며, John Parsons와 Frank Stulen은 헬리콥터 블레이드 생산을 위한 최초의 실험적인 CNC 밀을 개발했습니다. 최신 5축 기계는 모션 제어, 소프트웨어 기능 및 기계 정밀도 분야에서 수십 년간의 발전을 나타내며 이러한 초기 항공우주 응용 분야에서 발전하여 제조 부문 전반에 걸쳐 없어서는 안될 요소가 되었습니다.

3축 기계는 주로 윤활, 벨트 검사 및 비정기적 정렬 확인 등 움직이는 부품 수가 적어서 유지 관리가 더 간단해야 합니다. 5축 시스템은 기계적 복잡성으로 인해 회전 구성 요소를 더 자주 교정하고 정교한 모니터링을 요구하므로 연간 유지 관리 비용이 더 높아집니다(3축의 경우 $2,000-$5,000 대비 $8,000-$20,000).

Industry 4.0 통합을 통해 두 기계 유형 모두에 대한 실시간 모니터링 및 예측 유지 관리가 가능합니다. 이제 고급 도구 경로 최적화 알고리즘이 재료 상태와 도구 마모에 따라 절단 전략을 동적으로 조정합니다. 특히 복잡한 형상에 정확한 도구 방향이 요구되는 5축 작업에 유용합니다.