3축 대 5축 CNC 기계: 어떤 것을 선택해야 할까요?

축은 무엇을 의미하나요?

주요 공작 기계를 설명하기 전에 먼저 "축"이라는 용어의 의미를 알아봅시다. 여러분도 "CNC 기계에서 축이란 무엇인가요?"라고 자문해 보셨을 것입니다.

대부분의 애플리케이션에서와 마찬가지로 "축"이라는 단어는 방향을 나타냅니다. CNC 가공에서 "축"이라는 용어는 절삭 공구 또는 공작물이 움직일 수 있는 이동 횟수 또는 방향을 나타냅니다. 종종 공작 기계에는 각각 XYZ 축으로 표시되는 최소 3개의 선형 축이 있습니다.

X축은 오른쪽에서 왼쪽으로 또는 그 반대로 절삭 공구의 선형 이동을 나타냅니다. Y축은 앞뒤 이동을 나타내고, Z축은 위에서 아래로 이동하는 것을 나타냅니다. 3축 기계에서는 절삭 공구가 움직이는 동안 공작물은 고정되어 있는 경우가 많습니다.

그러나 이러한 선형 축 외에도 일부 기계에는 ABC로 표시되는 회전 축이 있습니다. 네 번째 축(A축)은 X축을 중심으로 회전 운동을 추가합니다. 동시에 B축은 Y축으로 회전을 보완합니다.

회전축을 추가하면 더 빠르고 정밀한 커팅 프로세스가 가능합니다. 더 많은 움직임이 추가되므로 절삭 공구가 더 많은 측면과 각도에서 작업할 수 있습니다. 따라서 기계의 유연성이 향상되고 기능이 추가됩니다.

3축 가공

3축 CNC 기계는 기본 제작 프로젝트에 사용되는 표준 도구입니다. 깊이 절단을 위해 XY축과 Z축을 따라 이동할 수 있는 도구가 특징입니다. 다른 3축 CNC 기계에는 하향식 이동을 위한 이동 테이블이 있는 반면, 커터는 XY 축에 한정되어 있습니다.

이러한 도구는 선형 방향으로 움직이며 복잡하지 않은 작업으로 제한됩니다. 3축 기계는 2D 또는 2.5D 물체를 제작하는 데 이상적이지만 3D 복잡한 디자인에는 거의 사용되지 않습니다. 3D 제작에 적합하려면 형상을 최소화해야 합니다.

3축 CNC 기계는 모서리 절단, 구멍 뚫기, 태핑과 같은 기본 기능에 가장 적합합니다. 움직임이 제한적이기 때문에 용량과 제작 능력도 제한적입니다.

다음은 시중에 나와 있는 가장 일반적인 3축 CNC 기계의 유형입니다:

• CNC 밀링 머신
• CNC 선반 기계
• CNC 드릴링 머신

5축 가공

5축 CNC 기계는 "XYZ + AB" 축에서 작동합니다. 표준 선형 이동 외에도 두 개의 회전 이동이 추가됩니다. 이를 통해 기계는 물체의 복잡하고 복잡한 모양을 작업할 수 있습니다.

추가된 동작은 5축 가공 도구의 유형에 따라 달라집니다. 절삭 공구가 XYZ 축으로만 움직이지만 작업 사이에 회전하는 공구 헤드와 테이블이 있는 5축 CNC 기계를 사용할 수 있습니다. 작업 중에 공작물과 커터가 동시에 회전할 수 있는 기계도 있습니다. 또 다른 유형은 스핀들을 사용하여 고정되거나 대부분의 방향으로 회전할 수 있습니다.

축이 두 개 더 있어 더욱 정밀하고 다양한 기능을 사용할 수 있습니다. 5축 기계를 사용하면 복잡한 3D 공작물을 더욱 매끄럽게 마감 처리할 수 있습니다.

커터가 설계 곡률을 따라갈 수 있으므로 연속 밀링도 가능합니다. 모든 각도에서 디자인에 접근할 수 있으므로 공작물의 위치를 변경할 필요가 없습니다. 복잡한 3D 공작물도 한 번의 작업으로 완성할 수 있습니다.

일반적인 5축 기계에는 다음이 포함됩니다:

• CNC 라우터
• 연속 5축 CNC 기계
• 5축 CNC 밀러

3축 머신 대 5축 머신

이 두 기계의 축 수 차이는 미미해 보입니다. 그러나 이 단순한 차이로 인해 두 기계는 여러 측면에서 비교할 수 있습니다. 아래에서 3축을 5축 기계와 비교해 보겠습니다.

1. 애플리케이션

3축 CNC 기계는 5축 변형에 비해 분명한 한계가 있습니다. 따라서 전자는 추가 윤곽이나 각도가 필요하지 않은 단순한 디자인 작업으로 제한됩니다. 종종 3축 기계는 평면 물체를 기반으로 하는 간단한 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 구멍을 뚫거나 모서리를 절단하는 것과 같은 간단한 작업에 이상적입니다. 3축 기계는 자동차, 전자 및 제조용 부품을 제작할 때 흔히 사용됩니다.

이에 비해 5축 기계는 의료용 또는 항공우주용 정밀 부품을 제작합니다. 이러한 기계는 더 매끄러운 마감과 더 정확한 출력을 제공합니다. 이러한 기계는 복잡한 형상과 엄격한 디테일을 수용합니다.

2. 생산 속도

이 범주에서는 5축 기계가 3축 기계보다 우위에 있습니다. 3축은 XYZ 이동이 제한되어 있어 제작 시간이 더 느려집니다. 이로 인해 속도가 제한될 뿐만 아니라 작업 사이에 공구를 교체해야 합니다. 또한 테이블이 회전하지 않으므로 공작물의 위치를 수동으로 변경해야 합니다.

5축 기계에서는 이러한 모든 불일치가 문제가 되지 않습니다. 추가된 움직임으로 속도가 빨라질 뿐만 아니라 공구 교환도 필요하지 않습니다. 공작물을 삽입하고 기계가 대부분의 작업을 자동화하도록 할 수 있습니다.

3. 유지 관리

가공의 경험 법칙은 기계가 복잡해질수록 유지 관리가 더 어려워진다는 것입니다. 3축 기계는 더 간단한 공구이기 때문에 유지보수가 덜 까다롭습니다. 3축은 움직이는 부품 수가 적고 구조가 작기 때문에 최상의 상태를 유지하기 위한 추가 조치가 필요하지 않습니다.

반면 5축 기계는 보다 구체적인 유지보수 조치가 필요합니다. 움직이는 부품이 추가되고 구조가 복잡해지기 때문에 유지보수가 더 많이 필요합니다. 작동 중 더 많은 움직임으로 인해 부품이 마모되기 쉽습니다.

4. 효율성

의심할 여지 없이 두 기계 모두 효율적인 장비입니다. 각각의 애플리케이션에서 효율적으로 작동합니다. 하지만 5축 장비는 기능의 유연성이 더 뛰어납니다. 5축 장비는 3축 장비의 기본 기능보다 더 많은 작업을 더 나은 품질로 수행할 수 있습니다.

5축 기계 작동은 수동 개입이 덜 필요하기 때문에 시간도 절약됩니다. 통합된 무브먼트 덕분에 공구 교체가 줄어듭니다. 공구나 물체를 재배치할 필요 없이 한 번의 작업으로 공작물을 완성할 수 있습니다.

5. 비용

둘 사이에 상당한 격차를 유발하는 또 다른 요인은 전체 비용입니다. 구매부터 프로그래밍, 운영에 이르기까지 비용에 큰 차이가 있습니다.

표준 3축 CNC 기계의 가격은 다음과 같습니다. US$25,000 에 US$50,000유형과 브랜드에 따라 다릅니다. 이는 이러한 기계의 평균 구매 가격이며, 프로그래밍 비용이 포함되거나 포함되지 않을 수 있습니다.

5축 CNC 기계를 구매하려면 최소 미화 $80,000달러가 필요합니다. 더 큰 기계와 더 인기 있는 브랜드는 US$$500,000 이상일 수 있습니다.

초기 설정 비용 외에 프로그래밍 및 운영 비용을 지불하게 됩니다. CNC 기계는 많은 전력을 소비합니다. 시간당 7kw의 20마력 CNC 기계의 전력 소비량은 $1,400 월 전기 요금.

대부분의 머신에는 표준 도구 패키지가 포함되어 있습니다. 패키지에 포함되지 않은 더 구체적인 도구가 필요한 경우 추가 비용이 발생합니다. 마지막으로 유지보수 비용도 고려해야 합니다. 궁극적으로 5축 CNC 기계는 더 많은 비용이 소요됩니다.

6. 취급

3축 CNC 기계의 운영 요구 사항은 5축 CNC 기계보다 적습니다. 이는 두 가지를 실행할 때의 복잡성을 고려한 것입니다.

5축은 더 복잡하기 때문에 프로그래밍하고 작동하려면 전문 교육과 전문 지식이 필요합니다. 움직이는 부품이 많다는 것은 작동 중 모니터링이 중요하다는 의미이기도 합니다. 3축 기계는 덜 복잡하기 때문에 실행 및 작동이 더 쉽습니다. 5축 기계의 경우 작동 오류를 해결하는 것도 더 중요하고 까다롭습니다.

결론

3축 CNC 기계와 5축 기계의 작동 방식에는 큰 차이가 있습니다. 무엇보다도 이 두 기계는 서로 다른 애플리케이션에 적합한 뚜렷한 특징을 가지고 있습니다.

이 두 가지 중 하나를 선택할 때는 용도가 옵션을 결정하는 주요 요소여야 합니다. 간단한 공작물을 생산해야 하는 경우 3축 기계가 적합합니다. 5축의 유연성에는 미치지 못하지만 이러한 용도에 적합합니다.

3축으로는 처리할 수 없는 더 복잡한 부품을 생산할 경우에만 5축 기계를 선택하십시오. 가장 적합한 기계를 선택하려면 생산 요구의 규모를 이해하는 것도 중요합니다.