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、4 軸、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 3 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。
それらにはすべて、用途、長所、短所があります。それらを詳しく見てみましょう。
それでは、飛び込んでみましょう！
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 マシンはデジタル命令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。
CNC の動作はコンピューターの数値制御とコーディングのみに依存します。ツールと組み込み部品を制御するには、綿密なプログラミングが極めて重要です。したがって、マシンに特定のタスクを実行させるには、正しいコードと命令のセットをマシンに供給する必要があります。次に、マシンはコードを解釈し、それに応じてタスクを実行します。自動化機能により、マシンは完全に実行されるまでタスクを継続します。最も重要なことは、オペレーターが手動で実行する必要がないため、時間とエネルギーを節約できることです。航空宇宙、自動車、モータースポーツ、コンピューターハードウェア製造、工具製造などのさまざまな産業分野で注目を集めています。
CNC の使用には次のようなさまざまな利点があるため、無数の業界が CNC に依存するようになりました。
●生産性レベルの向上
●機械の性能精度レベルの向上
●生産工程における経費の削減
●生産工程のスピードアップ
●さまざまな素材の活用範囲が広がります。
●手作業への依存度の低減
さまざまな種類の CNC マシン
CNC の基本概念とその利点を強調しましたが、さまざまなタイプの CNC マシンに移行することが重要です。ここでは、これらのさまざまな種類の CNC の違いについてさらに詳しく説明しますが、その前に、それぞれの特徴を理解しておきましょう。 3 つのタイプは、3 軸、4 軸、5 軸 CNC マシンです。
軸に基づいたさまざまなタイプの CNC マシンについて詳しく説明する前に、軸とは何かという問題に対処することが重要です。
軸とは、座標を測定するために使用される想像上の線であり、この用語は空間次元内の点を定義する際に使用されます。水平面と垂直面は X 軸と Y 軸を使用して定義され、3 次元の深さは Z 軸を使用して定義されます。機械の場合、Z 軸は回転軸を指します。 CNC 機械を研究する際、直線軸は機械の方向と動きに重点を置きます。たとえば、3 軸機械の場合、主軸は上下、左右に動きます。 4 軸機械の場合は、上下左右に移動し、回転運動も行います。 5 軸機械の場合は、上下左右に移動し、2 つの回転運動を行います。
CNC マシンの標準的な 3 軸は、X 軸 (左から右への移動)、Y 軸 (前後への移動)、Z 軸 (上下) です。したがって、これら 3 つの軸を利用することで、CNC マシンはあらゆるワークピースに穴を開けて 3 次元アイテムを作成できます。ただし、追加の軸や複雑な動きが必要となるため、複雑または高度な設計には対応できません。たとえば、5 軸機械では、A 軸 (X 軸を中心に回転)、B 軸(Y 軸を中心に回転)、C 軸 (Z 軸を中心に回転) のような軸が追加されます。 。
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、穴あけ、切断などのさまざまな機械加工操作を実行できます。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 マシン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。
1 つ目のタイプは 3 軸加工機で、平面のワークピースに適しています。繰り返しますが、これらは簡単に手頃な価格であり、複雑なディテールを必要としない作品に利用されます。 2D から 2.5D 部品をスムーズに処理するには、3 軸機械を使用できます。主に穴あけ、タッピング、表面の平坦化、鋭利なエッジの切断などに使用され、その名の通りX、Y、Zの3軸をシームレスに切断することができます。
●Xは幅、Yは長さ、Zは深さを示すなど、3軸での切断が可能です。
●前後・左右・上下の移動が可能です。
●ワークの不要な部分を確実に除去し、ご希望の形状、大きさに成形することができます。
●機械部品を簡単に製造できます。
●扱いに煩わしさがなく、使いやすいです。
●お財布に優しく、ビジネス初心者でも安心してお使いいただけます。
●3軸同時動作により複数の作業を確実に実行します。
●タスクの実行速度が速くなり、ピースの成形にかかる時間とエネルギーが節約されます。
●マシニングセンタをベースに軸追加の余地があり、アップグレードの余地が残ります。
4 軸 CNC マシンは、4 軸のモーション制御を備えたコンピュータ数値制御 (CNC) マシンの一種です。 X、Y、Z 軸に沿って移動できる標準の 3 軸 CNC マシンとは対照的に、4 軸マシンは通常 X、Y、または Z 軸の周りに回転軸を追加します。この追加の軸により、機械はより複雑な加工操作を実行し、より効率的かつ正確に複雑な部品を製造できるようになります。
4 番目の回転軸により、切削工具がさまざまな角度からワークピースにアプローチできるようになり、割り出し、輪郭加工、ヘリカル フライス加工などの作業が可能になります。この多用途性は、複数の角度からの加工が必要な形状を備えた円筒形または角柱状の部品を加工する場合に特に有益です。
4 軸 CNC マシンのアプリケーションは、航空宇宙、自動車、医療、金型製造など、幅広い業界に広がっています。これらは、彫刻、彫刻、さまざまな角度での穴開け、複雑な輪郭の加工などの作業によく使用されます。さらに、4 軸機械は、複数のセットアップやワークピースの手動による位置変更の必要性を軽減することで、生産性を向上させることができます。
全体として、CNC 加工に 4 番目の軸を組み込むことで、生産プロセスの精度と複雑さの限界を押し広げようとしているメーカーに新たな可能性が開かれます。
●ワークを分解せずにそのまま切断できます。
●回転機能により、どちら側からでも材料を簡単に取り出すことができます。したがって、成形をより効率的に行うことができる。
●生産コストを削減し、経済的にもお財布に優しいことがわかります。
●効率が向上し、タスクの実行品質がより正確になります。
●さまざまな角度でカットできる機能により、時間を節約し、作業を容易にします。
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、届きにくい領域に正確にアクセスし、複雑なツールパスを実行できます。
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。
5 軸 CNC マシンは比類のない機能を提供しますが、3 軸の CNC マシンに比べてコストが高く、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。
これは、2 つの軸に追加の回転機能があるため、最も効率的な CNC マシンのバージョンです。ただし、これらのマシンは機能が追加されているため、価格が高くなります。いくつかのユニークな機能を備えた 5 軸機械では、精度と効率が非常に顕著になります。
これには、4 軸機械と同様に、A 軸の回転または X 軸の回転と、C 軸と呼ばれる Y 軸の回転が含まれます。 5 軸加工機には 2 つのタイプがあります。
●3+2同時回転ではなく、独立した2軸での回転を含む機械です。
●2軸同時回転が一目瞭然の完全連続機械です。
5軸加工機 別の回転軸である B 軸の追加機能を備えています。この場合、X-Y-Z-A-B または X-Y-Z-A-C は、X、Y / X、Z 軸の周りを回転します。 5 軸加工機では、ワークピースをさまざまな方向に移動できるため、複雑な角度やカットの実行も可能になり、成形プロセスの仕上げが向上します。 1回の操作でも全範囲のカットが可能です。また、第 4 軸と第 5 軸の存在により、無数の設計オプションを掘り下げることもできます。したがって、ツールヘッドを追加することで実現できる設計の幅が広がります。
●5面からの操作が可能です。
●機械の種類に合わせて回転軸3軸のうち2軸を選択可能
●ここでの回転はA軸とC軸、またはB軸とC軸のどちらかです。
● CNCプログラミング 時間がかかります
●ワークまたは主軸が回転します。
●連続5軸による3D形状の作成が可能です。
●ワークの5面作業が可能です。
●複雑な材料をシームレスに加工できます。
●緻密で複雑な造形が可能です。
効率的な 5 軸 CNC マシンをお探しの場合は、これらの製品を製造し、効率的な動作を保証する大手メーカーをチェックしてください。ヤンセン社は工作機械を専門とし、最先端の技術を提供することで高い評価を得ています。同社は高品質の製品を手頃な価格で提供し、その製品を世界中に輸出しており、20 年の経験により CNC 加工分野で信頼できる名声を確立しています。
ヤンセン製の上位 2 つの 5 軸機械は次のとおりです。
3 軸、4 軸、5 軸 CNC 加工の違いは何ですか?
3 種類の CNC マシンの主な特徴を説明したので、これらの製品間の大きな違いを説明します。
| 特徴 | 3軸CNCマシン | 4軸CNCマシン | 5軸CNCマシン |
| 軸数 | 3 (X、Y、Z) | 4 (X、Y、Z + 回転軸) | 5 (X、Y、Z + 2 回転軸) |
| モーション機能 | X、Y、Z 軸に沿った直線運動 | X、Y、Z 軸に沿った直線運動 + 追加の 1 つの軸を中心とした回転 | X、Y、Z 軸に沿った直線運動 + 追加の 2 つの軸を中心とした回転 |
| 複雑 | 簡単なプログラミングと操作 | 軸が追加されるため、より複雑なプログラミングが必要になります。 | 高度なプログラミングと専門知識が必要です。 |
| 精度 | 基本的な機械加工作業に適しています | 3軸加工機と比較して精度と表面仕上げが向上します。 | 加工の自由度が向上するため、優れた精度と仕上げ面が得られます。 |
| アクセシビリティ | 特定のエリアへのアクセスが制限される場合があります | 追加された回転軸によりアクセスが制限される場合があります。 | 複雑な形状やフィーチャへのアクセスが強化され、柔軟性が向上しました。 |
1. 経費 - ここで、製品の価格が軸の数に直接比例することが明らかになります。したがって、5 軸機械は 3 軸および 4 軸機械よりも製造コストが高く、その運用には多額の費用がかかります。
2. 特徴 - 3 種類のマシンの特徴も明確な違いを示しています。たとえば、角度付き機能は 3 軸機械には適用されません。同様に、4 軸マシンには追加機能として 3 軸と X 軸での 1 回転が付属しています。繰り返しになりますが、5 軸機械は複雑な角度を簡単に処理でき、3 つの軸と追加の回転で構成されます。
3. 軸の動き - 3 軸の場合、上下、左右、前後の 3 つの動きを観察します。 4 軸では 3 つの軸の動きと 1 つの回転の動きが組み合わされますが、5 軸機械では 3 つの軸の動きと 2 つの回転の動きが観察されます。
4. 効率 - 3 軸加工機の効率と精度は最低レベルですが、4 軸加工機の生産性は前者よりも高くなります。ただし、タスク実行の効率と精度が最も高いのは 5 軸マシンであり、複雑さと入り組んだタスクを処理できることも明らかです。
5. 用途 - 3 軸機械は主に、ワークピースの鋭いエッジを切断し、穴やフライススロットをあけ、自動化を開始するために使用されます。大量の部品を使用する場合は、3 軸機械を使用して、キー スロットの切り出しや研削に使用できます。ただし、より大きな角度のフィーチャに 3 軸加工機を使用したい場合は、綿密な計画が必要になります。何度も取り付けたり、再取り付けしたりする必要があり、プロセスは複雑になりますが、3 軸加工機を使用すればそれを行うことができます。
一方、4軸機は主に円筒状の物体や多面の成形に使用されます。 CNCミルはCNC旋盤の良さをそのままに回転軸を加えたものです。円筒面上でシームレスに機能させるために、ワークピースと切削工具が回転することがあります。繰り返しますが、ブロック上で操作し、すべての表面に同一のフィーチャを彫刻する場合、材料を再マウントできるのは 1 回のみです。代わりに、4 軸を使用すると作業が簡単になります。このような状況では、ワークピースを次の面まで回転させ、そのフィーチャーをカットして、次の面に移動する必要があります。したがって、時間と労力を節約できます。
最後に、5 軸機械が最も効果的で生産的です。これらは、医療、航空宇宙、石油・ガス、機械部品製造業界で使用されています。複雑で高級な機械のハンドリングに最適です。 5 軸 CNC 機械の場合、材料/ワークピースはあらゆる方向に回転できることが観察されます。したがって、操作の可能性も広がり、再取り付けの手間をかけずに複雑なデザインの彫刻が可能になります。
これらの異なるタイプのマシンの選択に関して混乱に直面している場合は、予算と要件という要素を考慮してください。投資の準備ができており、高効率で高度な機械が必要な場合は、4 軸機械よりも高い柔軟性があり、3 軸機械よりも高い精度が約束されるため、間違いなく 5 軸機械が最優先の選択肢となるはずです。さらに、5 軸 VMC では、4 軸とは異なり、複雑な部品の高度なプログラミングが可能になります。一方、厳密に低い予算を遵守し、より複雑でないものを求める場合は、3 軸または 4 軸機械を選択するのが賢明です。
別れの思い
この記事では、さまざまな種類の CNC 機械、3 軸、4 軸、5 軸機械の違いとその機能に焦点を当てます。これらの CNC マシンに投資する予定がある場合は、Yansen などの信頼できる企業に頼って、Web サイトで詳細を確認してください。
電話 : +86-592-6682467
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