現代の製造業では、コンピューター数値制御 (CNC) マシンが基礎テクノロジーとして機能します。 CNC システムの中でも、3 軸 CNC システムと 5 軸 CNC システムをめぐる議論が近年注目を集めています。 これら 2 つの方法論は、機械加工プロセスの精度、効率、多用途性を達成するための異なるアプローチを表しています。
どちらにも用途、長所、短所があります。両方について詳しく見てみましょう。
それでは、始めましょう!
CNC はコンピューター数値制御の略です。旋盤、フライス盤、ルーター、グラインダーなどの工作機械をコンピュータで制御する技術です。 CNCマシン デジタル指示を正確な動きに変換し、高精度かつ一貫性のある部品やコンポーネントの自動製造を可能にします。
CNC 加工では、設計者はコンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアを使用して、製造したい部品のデジタル モデルを作成します。このデジタル モデルは、多くの場合 G コードで構成される命令に変換され、部品の製造に必要な正確な動きと操作が指定されます。
3 軸 CNC 機械とは、X、Y、Z の 3 つの軸に沿って動作するコンピュータ制御の加工システムを指します。これらの軸は 3 次元空間を表し、X と Y は水平方向の動きを制御し、Z は垂直方向の動きを制御します。
3 軸 CNC システムでは、切削工具またはワークピースが 3 方向に移動して、フライス加工、 掘削、そしてカット。このタイプの CNC マシンは、単純な形状から中程度複雑な形状に至るまで、さまざまな部品やコンポーネントを製造するために製造業で広く使用されています。
3 軸 CNC 機械は多くのアプリケーションで多用途性と効率性を提供しますが、複数のアプローチ角度を必要とする非常に複雑で複雑な部品の加工に関しては制限があります。その結果、ワークピースや工具の位置変更が必要になる場合があり、加工時間と複雑さが増加する可能性があります。
これらの制限にもかかわらず、3 軸 CNC マシンは、比較的低コストで操作が簡単で、幅広い材料や部品形状を処理できるため、依然として人気があります。 これらは、プロトタイピング、一般的な機械加工、および適度に複雑な部品の製造などのアプリケーションに適しています。ただし、航空宇宙部品や複雑な金型など、より複雑な形状や高度な機械加工要件の場合、メーカーは 5 軸 CNC 機械などのより高度なシステムを選択する場合があります。
5 軸 CNC 機械は、X、Y、Z、および通常 A と B と呼ばれる追加の 2 つの回転軸の 5 つの軸に沿って同時に移動できる高度な加工システムです。この追加の動きの自由により、切削工具を近づけることができます。ワークピースを複数の角度や方向から観察できるため、非常に複雑で複雑な加工作業が可能になります。
5 軸 CNC 機械の主な利点は、従来の 3 軸加工では達成が困難または不可能な複雑な形状や輪郭を持つ部品を製造できることです。 5 軸 CNC マシンは、ワークピースまたは切削工具を傾けたり回転させたりすることで、手の届きにくい領域にアクセスし、複雑なツールパスを正確に実行できます。
これらの機械は、航空宇宙、自動車、医療機器の製造、および公差が厳しい複雑なコンポーネントの製造が不可欠な金型の製造で広く使用されています。 5 軸 CNC 機械で一般的に製造される部品の例には、タービンブレード、インペラ、航空宇宙部品、彫刻された表面、複雑な金型などがあります。
5 軸加工によってもたらされる多用途性と柔軟性は、セットアップ時間の短縮、表面仕上げの向上、精度の向上、生産性の向上など、いくつかの利点をもたらします。さらに、5 軸 CNC マシンは、手動によるワークピースの位置変更の必要性を最小限に抑えることで、生産ワークフローを合理化し、加工プロセスを最適化できます。
その間 5軸CNCマシン 比類のない機能を提供しますが、3 軸の同等品と比較してコストが高く、技術的な複雑さも伴います。これらのマシンのプログラミングと操作には専門的なスキルと専門知識が必要であり、初期投資とメンテナンスのコストが多額になる可能性があります。
しかし、精密機械加工で可能な限界を押し広げ、優れた品質で複雑な部品を製造しようとしているメーカーにとって、5 軸 CNC テクノロジーの利点は多くの場合、投資を正当化します。
費用対効果： 3 軸 CNC マシンは、一般に、高軸システムと比較して、購入、操作、保守がより手頃な価格で行われます。これにより、幅広いメーカー、特に中小企業が利用できるようになります。
シンプルさ: 3 軸 CNC 機械の操作は比較的簡単で、高軸システムに比べて特別なトレーニングや専門知識はあまり必要ありません。このシンプルさにより、セットアップ時間が短縮され、既存の製造プロセスへの統合が容易になります。
多用途性: 3 軸 CNC マシンは、そのシンプルさにもかかわらず、次のような幅広い加工操作を実行できます。 CNC フライス加工、穴あけ、切断、彫刻。適度に複雑な部品を製造でき、金属からプラスチック、木材までさまざまな材料に適しています。
安定性と信頼性: 3 軸 CNC マシンは可動部品と軸が少ないため、安定性が高く、機械的問題が発生しにくい傾向があります。この信頼性は、一貫したパフォーマンスと生産時のダウンタイムの削減に貢献します。
複雑な形状に対する制限された機能: 3 軸 CNC 機械の最も重大な制限の 1 つは、非常に複雑で複雑な部品の加工に必要な特定の角度と方向にアクセスできないことです。この制限により、部品を完成させるために複数のセットアップや追加の操作が必要になる場合があり、その結果、生産時間とコストが増加します。
特定の操作の効率の低下: コンタリングやスカルプティングなどの一部の加工タスクは、3 軸機械では高軸システムに比べて効率が低下する場合があります。追加の回転軸がないと、特に曲面や不規則な形状の部品の場合、ツールパスが非効率になり、材料除去速度が遅くなる可能性があります。
手動での位置変更: 場合によっては、3 軸 CNC 機械では、特定の機能や機械加工操作にアクセスするために、ワークピースやツールを手動で再位置決めする必要がある場合があります。この手動介入によりエラーが発生し、セットアップ時間が増加し、加工プロセスの全体的な効率が制限される可能性があります。
スケーラビリティが制限されている: 3 軸 CNC 機械は幅広い用途に適していますが、高度に専門化された加工要件や高度な加工要件には理想的ではない場合があります。製造ニーズが進化し、より複雑になるにつれて、企業は競争力を維持し、顧客の要求を満たすために、より高軸のシステムへの投資が必要になる場合があります。
複雑な形状に対する機能の向上: 5 軸 CNC 機械の主な利点は、複数の角度と方向にアクセスできることで、非常に複雑で複雑な部品の加工が可能になることです。追加の 2 つの回転軸により、これらの機械は 3 軸システムでは到達するのが困難または不可能な形状や表面に到達することができ、複雑な形状のより効率的かつ正確な加工が可能になります。
セットアップ時間の短縮と生産性の向上: 5 軸 CNC マシンは 1 回のセットアップで複数の操作を実行できるため、ワークピースやツールを手動で再位置決めする必要がありません。その結果、3 軸システムと比較してセットアップ時間が短縮され、アイドル時間が減り、生産性が向上します。さらに、複数の角度から部品にアプローチできるため、多くの場合、より効率的なツールパスとより速い材料除去速度が得られ、生産性がさらに向上します。
表面仕上げと精度の向上: 5 軸 CNC 機械によってさらに自由な動きが可能になるため、ツールパスがよりスムーズになり、切削パラメータをより細かく制御できるようになり、結果として表面仕上げと寸法精度が向上します。これは、航空宇宙部品、医療機器、金型製造など、高い精度と表面品質が必要な用途に特に有益です。
多用途性と柔軟性: 5 軸 CNC 機械は、さまざまな材料に対してフライス加工、穴あけ、切断、輪郭加工などの幅広い機械加工操作を実行できます。その多用途性により、航空宇宙、自動車から医療、防衛に至るまで、さまざまな産業や用途に適しています。
より高いコスト: 5 軸 CNC マシンは、通常、3 軸システムと比較して、購入、操作、保守に費用がかかります。追加の軸、専用コンポーネント、高度な制御システムなど、これらの機械の複雑さの増大により、初期費用と継続的な出費が増加します。
特化したプログラミングと専門知識: 5 軸 CNC マシンのプログラミングと操作には、専門的なスキルと専門知識、および高度な CAM (コンピューター支援製造) ソフトウェアが必要です。ツールパスのプログラミングと複数の軸の切削パラメータの最適化の複雑さは、オペレータにとって課題となる可能性があり、包括的なトレーニングと経験が必要です。
セットアップとプログラミング時間の増加: 5 軸 CNC マシンは、生産時のセットアップ時間の短縮という点で利点がありますが、最初はセットアップとプログラミングに長い時間がかかる場合があります。ワーク保持治具のセットアップ、ツールパスの定義、複数軸の切削戦略の最適化が複雑なため、準備段階が延長され、生産の開始が遅れる可能性があります。
メンテナンスと校正: 5 軸 CNC マシンは、より複雑で精度の要件が高いため、最適なパフォーマンスと精度を確保するために、より頻繁なメンテナンスと校正が必要になる場合があります。これには、機械コンポーネントの定期的な検査と調整、機械の制御システムとフィードバック機構の校正が含まれます。
3 軸 CNC マシンは、幅広い業界でさまざまな用途に使用される多用途ツールです。一般的なアプリケーションには次のようなものがあります。
3 軸 CNC マシンは、製品設計、自動車、航空宇宙、家庭用電化製品などの業界でラピッド プロトタイピングに広く使用されています。これにより、適度な複雑さを持つプロトタイプの部品やコンポーネントを効率的に製造できるため、設計者は本格的な生産に移行する前に設計を迅速に繰り返し、機能をテストできます。
機械工場で広く使用されている 3 軸 CNC マシンは、さまざまな用途でさまざまな材料のフライス加工、穴あけ、切断などのタスクを実行します。
木工業界では、3 軸 CNC マシンは、パネル、フレーム、脚、複雑なデザインなどの家具コンポーネントの製造に使用されます。これらにより、木材やその他の素材の正確な切断、成形、彫刻が可能になり、家具メーカーは高精度かつ一貫性のあるカスタム製品を製造できるようになります。
看板業界では、3 軸 CNC マシンが木材や金属などの素材を精密に彫刻し、屋内および屋外で使用するカスタムの看板やロゴを作成します。
金型製造プロセスに使用される 3 軸 CNC マシンは、射出成形や鋳造用途の金型や金型を高精度で製造します。
3 軸 CNC マシンは、非常に複雑な部品に限定されますが、自動車産業や航空宇宙産業でエンジン ブロックやブラケットなどの単純なコンポーネントの加工に使用されます。
次に、5 軸 CNC マシンのアプリケーションを見てみましょう。
5 軸 CNC 機械は、複雑な形状と厳しい公差を備えたタービンブレード、エンジンケーシング、構造部品などの重要な航空宇宙部品を製造するために使用されます。 5 軸加工は、複雑な形状や輪郭を正確に加工できるため、軽量素材と空力設計が重要な航空宇宙用途に最適です。
複雑な形状と厳しい公差を持つエンジン ブロック、シリンダー ヘッド、トランスミッション部品、金型の製造に使用され、効率と品質が向上します。
厳しい医療基準を満たし、正確な詳細と生体適合性素材を備えた外科用器具、整形外科用インプラント、補綴物の製造に利用されています。
5 軸 CNC 加工は、さまざまな製造プロセスで使用される切削工具、金型、金型の製造に不可欠です。これらの機械は、正確な刃先と輪郭を備えた複雑な工具形状を作成でき、航空宇宙、自動車、一般製造などの業界における機械加工作業の効率と品質を向上させます。
アーティストが細かいディテールや複雑な形状を備えた複雑な彫刻、アートワーク、建築要素を作成できるようになり、創造的な可能性と芸術的表現が広がります。
さまざまな業界の複雑な部品のラピッドプロトタイピングや少量生産に使用され、市場投入までの時間を短縮し、製品開発サイクルを加速します。
違いを表形式でまとめてみましょう。
特徴 | 3軸CNC | 5軸CNC |
移動軸 | X、Y、Z | X、Y、Z、A、B |
部品に適しています | よりシンプル、またはフラット | 複雑な 3D ジオメトリ |
手頃な価格 | より手頃な価格 | もっと高い |
プログラミングのしやすさ | プログラミングが簡単になる | より複雑なプログラミング |
設定時間 | セットアップ時間の短縮 | セットアップ時間が長くなる可能性がある |
精度 | 精度が良い | より高い精度 |
生産速度 | 単純な部品ほど高速 | 複雑なパーツの場合は高速になる可能性があります |
一言で言えば、3 軸 VS 5 軸の議論はいくらでも長くなり得ますが、どちらにも長所と短所があります。 3 軸 CNC マシンは、一般的な機械加工、プロトタイピング、家具の製造などの幅広い用途にコスト効率の高い多用途性と信頼性を提供しますが、非常に複雑な形状や複雑な部品設計の要求に直面すると不十分になる可能性があります。一方、5 軸 CNC マシンは、複雑な輪郭、多面フィーチャー、および複雑な形状を優れた精度と効率で加工するための比類のない機能を提供します。航空宇宙部品から医療機器、自動車部品に至るまで、5 軸 CNC テクノロジーはメーカーが最新の機械加工で達成可能な限界を押し上げることを可能にし、さまざまな業界にわたる革新と進歩を可能にします。
電話 : +86-592-6682467
WhatsApp : +86-18359729483
Eメール : info@cncyangsen.com
住所 : No. 586-590 Shanbian Rd. Dongfu Industrial Zone Haicang Dist, Xiamen, Fujian Province, China 361027
